Varovalka je bistvena zaščitna naprava za številne elektronske naprave. Preprosto nadzirajo tok, ki ga porabi vezje / obremenitev, in v primeru, ko skozi tokokrog teče nevaren tok, bo varovalka sama izgorela in tako preprečila, da bi se zaradi velikega toka poškodovala oblika tovora / vezja. Ta vrsta varovalke se imenuje mehanska varovalka in obstaja veliko vrst varovalk, kot so hiter, počasen itd, vendar trpijo zaradi enega običajnega vlečenja. Ko je varovalka pregorela, jo mora zamenjati potrošnik / operater, da naprava spet deluje normalno. To je razlog, da so številne stare elektronske naprave, kot so toaster ali električni grelnik vode, imele skupaj z izdelkom tudi rezervno varovalko.
Da bi odpravili to pomanjkljivost, večina sodobnih elektronskih naprav uporablja elektronsko varovalko. Elektronska varovalka ima enak namen kot mehanska varovalka, vendar je ni treba zamenjati. V notranjosti ima močnostno elektronsko stikalo z zapiranjem in odpiranjem vezja po potrebi. V malo verjetnem primeru okvare stikalo odpre tokokrog in ga loči od napajanja, ko se ugodno stanje vrne, lahko varovalko ponastavite s klikom na gumb. Z nakupom ustrezne vrednosti varovalke in zamenjavo stare je brez težav. Zanimivo kajne? !! Torej, v tej vadnici bomo izvedeli, kako zgraditi elektronsko varovalko, kako deluje in kako jo lahko uporabite v svojih načrtih.
Elektronski diagram varovalk:
Popoln diagram vezja za elektronsko vezje varovalk je prikazan spodaj. Kot je prikazano v vezju, vključuje le nekaj vezij, zato je enostavno izdelati in vgraditi v naše zasnove.
Tu je vezje zgrajeno za nadzor obratovalnega toka motorja (LOAD), ki deluje na 12V. Tovor lahko zamenjate s katerim koli vezjem, katerega tok poskušate nadzorovati. Upor R1 določa, koliko toka je dovoljeno skozi vezje, preden vezje reagira za scenarij prekomernega toka. Pogovorili se bomo o funkcionalnosti vsake komponente in o tem, kako izbrati vrednosti glede na vaše potrebe.
Delo:
Delovanje vezja elektronske varovalke lahko enostavno razumemo, če si ogledamo, kako deluje SCR. V normalnih pogojih mora uporabnik pritisniti gumb, da tovor priključi na napajanje. Ko pritisnete gumb, je zatič SCR priključen na napetost vira prek 1K upora. To bo sprožilo SCR in s tem prekinilo povezavo med katodo in anodnim zatičem. Ko je povezava zaprta, začne tok od vira (+ 12V) do bremena teči skozi zatič Anode na katodo SCR.
Ko gumb sprostite, ostane SCR vklopljen, ker ni komutacijskega vezja, ki bi ga izklopilo. Tako se SCR zaskoči v stanju ON in ostane tam, dokler tok ne teče, čeprav gre pod zadrževalni tok SCR.
Kaj pomeni komutacija v tiristorjih (SCR)?
Tiristor, ki ga enkrat vklopi signal, se sam ne izklopi, ko signal odstrani. Torej za izklop tiristorja potrebujemo nekaj zunanjega vezja in to vezje imenujemo komutacijsko vezje. Postopek vklopa tiristorja z zagotavljanjem impulza Gate imenujemo sprožitev, postopek izklopa tiristorja pa komutacija.
Kaj zadržuje tok v tiristorju (SCR)?
Zadrževalni tok (tega ne zamenjajte s zapahom) je najmanjša vrednost toka, ki naj teče skozi anodni in katodni zatič tiristorja, da ostane vklopljen. Če vrednost toka doseže pod to vrednost, se tiristor sam IZKLOPI brez zunanje komutacije.
SCR, ki se uporablja v našem vezju, je TYN612, ki ima največji zadrževalni tok 30 mA (glejte tabelo, da boste vedeli vrednost), tako da, če tok, ki teče, čeprav sta anoda in katoda manjša od 30 mA, se SCR izklopi. Tako izoliramo moč iz bremena.
Upor R1 (0,2 ohma) in tranzistor (2N2222A) igrata ključno vlogo pri izklopu SCR. V normalnih pogojih, ko obremenitev (motor) deluje, potegne tok skozi upor R1. Po ohmskem zakonu lahko padec napetosti na uporu izračunamo z
Napetost na uporu = tok skozi vezje x vrednost upora
Torej je po formulah padec napetosti na uporu neposredno sorazmeren s tokom, ki teče skozi tokokroge. S povečanjem toka se bo povečal tudi padec napetosti na uporu, ko bo ta padec napetosti presegel vrednost 0,7 V. Tranzistor se vklopi, ker je upor povezan neposredno prek osnovnega in oddajniškega zatiča tranzistorja. Ko tranzistor zapre celoten tok, potreben za vezje, teče skozi tranzistor za trenutek, v katerem se SCR IZKLOPI, ker je tok skozi njega padel pod zadrževalni tok in padec napetosti na uporu prav tako postane 0V, ker skozi njega ne teče tok. Končno sta tranzistor in SCR izklopljena, tovor (motor) pa je prav tako ločen od napajanja.Celotno delo je prikazano tudi s spodnjo sliko GIF.
Skozi upor je nameščen ampermeter za nadzor toka, ki teče skozi priključek anodne katode SCR. Ta tok ne sme pasti pod zadrževalni tok SCR (zadrževalni tok SCR v simulaciji je 5mA), če pade pod to vrednost, se SCR IZKLOPI. Na upor 150 ohmov je nameščen tudi voltmeter za nadzor napetosti na njem in preverjanje, ali se NPN tranzistor sproži, preden se SCR zapre.
Strojna oprema:
Kot smo že povedali, ima to vezje minimalno število komponent, vključuje en SCR, en tranzistor in nekaj uporov. Zato ga je mogoče enostavno analizirati tako, da ga zgradimo na tabli. Spet je odvisno od vaše prijave. Če načrtujete kaj več kot 2A, potem plošča ni priporočljiva. Sem zgraditi elektronsko varovalko vezje na kruh krovu in je izgledala nekako takole spodaj.
Kot lahko vidite na sliki, sem za obremenitev uporabil LED trak, lahko uporabite drugo obremenitev ali celo priključite svoje vezje, ki mora biti zaščiteno. Za priključitev bremena na napajanje moramo pritisniti gumb, ki bo vklopil SCR. Upoštevajte tudi, da sem kot R2 uporabil 2W 0,2 Ohm upor, ker moramo dovoliti veliko vrednost toka. Vedno je pomembno upoštevati nazivno moč tega upora.
Ker s povečanjem tokovne moči nisem mogel ustvariti stanja napak, sem zmanjšal napetost, da bi ustvaril napako in tako zmanjšal tok skozi SCR. Druga možnost je, da lahko tudi žico kolektorskega oddajnika tranzistorja skrajšate z žico, s katero tok teče skozi žico in ne skozi SCR, zato se SCR izklopi. Ko je napaka odpravljena in odpravljena, lahko vezje ponovno vklopite s preprostim pritiskom na gumb kot prej. Popolno delovanje vezja je prikazano tudi v spodnjem videu. Upam, da ste razumeli vezje in ste se ga radi naučili. Če dvomite, jih lahko objavite v oddelku za komentarje spodaj ali uporabite forume za tehnično pomoč.
Omejitve:
Kot vse vezje ima tudi tu nekatere omejitve. Če menite, da bodo to vplivale na vaš dizajn, poiščite alternativo
- Celoten obremenitveni tok teče skozi upor R2, zato na njem prihaja do izgube moči. Zato to vezje ni primerno za aplikacije na baterijski pogon
- Trenutna vrednost, za katero je predvidena varovalka, ne bo natančna, saj se bo vsak upor nekoliko spreminjal in s staranjem se bo spreminjala tudi lastnost upora.
- To vezje ne bo reagiralo na nenadne konice, ker tranzistor potrebuje nekaj časa, da se odzove na spremembe.