Sikring er en vigtig beskyttelsesanordning til mange elektroniske enheder. De overvåger simpelthen den strøm, der forbruges af kredsløbet / belastningen, og i tilfælde af usikker strøm, der strømmer gennem kredsløbet, vil sikringen sprænge sig selv og forhindre således, at belastningen / kredsløbsformen beskadiges af den høje strøm. Denne type sikring kaldes en mekanisk sikring, og der er mange typer sikringer, såsom hurtigt slag, langsomt slag osv., Men de lider af en fælles tilbagetrækning. Når en sikring sprænges, skal den udskiftes af forbrugeren / operatøren for at få enheden til at fungere normalt igen. Dette er grunden til, at mange gamle elektroniske enheder som brødrister eller elkedel havde en ekstra sikring sammen med produktet.
For at overvinde denne ulempe bruger de fleste moderne elektroniske enheder en elektronisk sikring. En elektronisk sikring tjener det samme formål som en mekanisk sikring, men den kræver ingen udskiftning. Den har en elektronisk strømafbryder inde med lukker og åbner kredsløbet efter behov. I det usandsynlige tilfælde af en fiasko åbner kontakten kredsløbet og isolerer det fra strømforsyningen. Når den gunstige tilstand vender tilbage, kan sikringen nulstilles ved blot at klikke på en knap. Der er ikke noget besvær med at købe en passende sikringsværdi og udskifte den til den gamle. Interessant ikke? !! Så i denne vejledning lærer vi, hvordan man konstruerer et elektronisk sikringskredsløb, hvordan det fungerer, og hvordan du kan bruge et i dine designs.
Elektronisk sikringsdiagram:
Det komplette kredsløbsdiagram for et elektronisk sikringskredsløb er vist nedenfor. Som vist i kredsløbet involverer det kun få kredsløb, og det er derfor let at konstruere og implementere i vores designs.
Her er kredsløbet konstrueret til at overvåge driftsstrømmen til en motor (LOAD), der fungerer på 12V. Du kan erstatte belastningen med ethvert kredsløb, hvis strøm du prøver at overvåge. Modstanden R1 bestemmer, hvor meget strøm der kan tillades gennem kredsløbet, før kredsløbet reagerer på et overstrømsscenarie. Vi vil diskutere funktionaliteten af hver komponent, og hvordan man vælger værdierne baseret på dit krav.
Arbejder:
Arbejdet med det elektroniske sikringskredsløb kan let forstås ved at se på, hvordan SCR fungerer. Under normal tilstand skal brugeren trykke på knappen for at forbinde belastningen med strømforsyningen. Når der trykkes på knappen, forbindes porten på SCR'en til kildespændingen gennem en 1K modstand. Dette vil udløse SCR og gør det således til at lukke forbindelsen mellem katoden og anodestiften. Når forbindelsen er lukket, begynder strømmen at strømme fra kilden (+ 12V) til belastningen gennem anoden til katodestiften på SCR.
Når knappen slippes, forbliver SCR'en tændt, fordi der ikke er noget kommuteringskredsløb, der kan slukke for det. Således bliver SCR låst i ON-tilstand og forbliver der, indtil strømmen strømmer, selvom den går under SCR 's holdestrøm.
Hvad menes med kommutation i tyristorer (SCR)?
En tyristor, der en gang er tændt med et signal, slukker ikke af sig selv, når signalet fjernes. Så for at slukke for en Thyristor har vi brug for noget eksternt kredsløb, og dette kredsløb kaldes kommutationskredsløb. Processen med at tænde en tyristor ved at give en portimpuls kaldes udløsende, og processen med at slukke for en tyristor kaldes kommutation.
Hvad holder strøm i en Thyristor (SCR)?
Holdestrømmen (forveksl ikke dette med låsestrømmen) er den mindste strømværdi, der skal strømme gennem anoden og katodestiften på en Thyristor for at holde den tændt. Hvis strømværdien når under denne værdi, slukkes Thyristor af sig selv uden nogen ekstern kommutering.
SCR'en, der bruges i vores kredsløb, er TYN612, som har en maksimal holdestrøm på 30mA (se datablad for at kende værdien), så hvis strømmen strømmer gennem anoden og katoden bliver mindre end 30mA, vil SCR slukke sig selv. Dermed isoleres kraften fra belastningen.
Modstanden R1 (0,2 ohm) og transistoren (2N2222A) spiller en vigtig rolle i at slukke for SCR. Under normal tilstand når belastningen (motoren) kører, trækker den strøm gennem modstanden R1. I henhold til Ohms lov kan spændingsfaldet over modstanden beregnes ved hjælp af
Spænding over modstanden = Strøm gennem kredsløb x Modstandsværdi
Så ifølge formlerne er spændingsfaldet over modstanden direkte proportionalt med strømmen, der strømmer gennem kredsløbene. Når strømmen øges, vil spændingsfaldet over modstanden også stige, når dette spændingsfald overstiger værdien på 0,7 V. Transistoren bliver tændt, fordi modstanden er forbundet direkte over transistorens base og emitterstift. Når transistoren lukker, strømmer den komplette strøm, der kræves til kredsløbet, gennem transistoren et øjeblik, hvor SCR slukkes, da strømmen igennem den er gået under holdestrøm, og spændingsfaldet over modstanden får også 0V, da der ikke strømmer strøm. Endelig er transistoren og SCR slukket, og belastningen (motor) er også isoleret fra strømforsyningen.Det komplette arbejde illustreres også ved hjælp af GIF-billedet nedenfor.
Et amperemeter placeres gennem modstanden for at overvåge strømmen, der strømmer gennem SCR's anodekatodeterminal. Denne strøm skal ikke gå under holdestrømmen for SCR (holdestrømmen for SCR i simulering er 5mA), hvis den går under denne værdi, vil SCR slukke. Også et voltmeter er placeret over modstanden 150 ohm for at overvåge spændingen over det og kontrollere, om NPN-transistoren udløses, før SCR lukker.
Hardware:
Som tidligere fortalt har dette kredsløb et minimum antal komponenter, det involverer en SCR, en transistor og et par o modstande. Derfor kan det let analyseres ved at bygge det på et brødbræt. Igen afhænger det af din ansøgning. Hvis du planlægger noget, der er mere end 2A, anbefales ikke brødbræt. Jeg bygger det elektroniske sikringskredsløb på et brødkort, og det så ud som dette nedenfor.
Som du kan se på billedet har jeg brugt en LED-strip som min belastning, du kan bruge en anden belastning eller endda tilsluttet dit kredsløb, der skal beskyttes. For at forbinde belastningen med strømforsyningen skal vi trykke på knappen, der tænder SCR. Bemærk også, at jeg har brugt en 2W 0,2 Ohm modstand som min R2, da vi er nødt til at tillade en stor strømværdi, det er altid vigtigt at overveje denne modstands wattværdi.
Da jeg ikke var i stand til at oprette en fejltilstand ved at øge strømklassificeringen, reducerede jeg spændingen for at skabe en fejl og dermed reducere strømmen gennem SCR. Alternativt kan du også kortslutte Collector Emitter-stiften på transistoren med en ledning, hvilket får strømmen til at strømme gennem ledningen og ikke gennem SCR, og SCR slukkes således. Når fejlen er foretaget og løst, kan kredsløbet igen tændes ved blot at trykke på knappen som tidligere. Den komplette bearbejdning af kredsløbet vises også i videoen nedenfor. Håber du forstod kredsløbet og nød at lære det. Hvis du er i tvivl, er du velkommen til at skrive dem i kommentarfeltet nedenfor eller bruge foraerne til teknisk hjælp.
Begrænsninger:
Som alle kredsløb har dette også visse begrænsninger med det. Hvis du tror, at disse vil påvirke dit design, skal du finde et alternativ
- Hele belastningsstrømmen strømmer gennem modstanden R2, derfor er der et strømtab over den. Derfor er dette kredsløb ikke egnet til batteridrevne applikationer
- Den aktuelle vurdering, som sikringen er designet til, vil ikke være nøjagtig, da hver modstand vil variere lidt, og når den bliver ældre, ændres modstandens egenskab også.
- Dette kredsløb reagerer ikke ved pludselige spidsstrømme, da transistoren tager lidt tid at reagere på ændringerne.