Säkring är en viktig skyddsanordning för många elektroniska enheter. De övervakar helt enkelt strömmen som förbrukas av kretsen / belastningen och i händelse av osäker ström som strömmar genom kretsen kommer säkringen att spränga sig själv och därmed förhindra att belastningen / kretsformen skadas av den höga strömmen. Denna typ av säkring kallas en mekanisk säkring och det finns många typer av säkringar som snabbt slag, långsamt slag etc, men de lider av en vanlig dragning. När en säkring sprängs måste den bytas ut av konsumenten / operatören för att enheten ska fungera normalt igen. Detta är anledningen till att många gamla elektroniska enheter som brödrost eller vattenkokare hade en reservsäkring tillsammans med produkten.
För att övervinna denna nackdel använder de flesta moderna elektroniska enheter en elektronisk säkring. En elektronisk säkring har samma syfte som en mekanisk säkring men den behöver inte bytas ut. Den har en elektronisk strömbrytare inuti med stänger och öppnar kretsen efter behov. I det osannolika fallet av ett fel öppnar strömbrytaren kretsen och isolerar den från strömförsörjningen, när det gynnsamma tillståndet återgår kan säkringen återställas genom att bara klicka på en knapp. Det är inget krångel att köpa ett säkringsvärde som passar och byta ut det för det gamla. Intressant rätt? !! Så, i denna handledning lär vi oss hur man konstruerar en elektronisk säkringskrets, hur den fungerar och hur du kan använda en i dina mönster.
Elektroniskt säkringskretsschema:
Det fullständiga kretsschemat för en elektronisk säkringskrets visas nedan. Som visas i kretsen, involverar det bara få kretsar och därför är det lätt att konstruera och implementera i våra konstruktioner.
Här är kretsen konstruerad för att övervaka driftsströmmen för en motor (LOAD), som arbetar på 12V. Du kan byta ut lasten med vilken krets som helst du försöker övervaka. Motståndet R1 bestämmer hur mycket ström som kan tillåtas genom kretsen innan kretsen reagerar för ett överströmsscenario. Vi kommer att diskutera funktionerna hos varje komponent och hur man väljer värden baserat på ditt krav.
Arbetssätt:
Den fungerande elektronisk säkring kretsen lätt kan förstås genom att ta en titt på hur SCR fungerar. Under normalt tillstånd måste användaren trycka på knappen för att ansluta lasten till strömförsörjningen. När du trycker på knappen är SCR: ns stift ansluten till källspänningen via en 1K motstånd. Detta kommer att utlösa SCR och därmed göra det möjligt att stänga anslutningen mellan katoden och anodstiftet. När anslutningen är avslutad börjar strömmen strömma från källan (+ 12V) till belastningen genom anoden till katodstiftet på SCR.
När knappen släpps förblir SCR påslagen eftersom det inte finns någon kommuteringskrets för att stänga av den. Således fastnar SCR i PÅ-tillstånd och förblir där tills strömmen flyter även om den går under hållarströmmen för SCR.
Vad menas med Commutation in Thyristors (SCR)?
En tyristor som en gång slås PÅ av en signal kommer inte att stängas av av sig själv när signalen tas bort. Så för att stänga av en tyristor behöver vi en extern krets och den här kretsen kallas kommuteringskrets. Processen att sätta PÅ en tyristor genom att tillhandahålla en portpuls kallas som utlösande och processen att stänga av en tyristor kallas kommutation.
Vad håller strömmen i en tyristor (SCR)?
Hållströmmen (förväxla inte detta med spärrström) är minimivärdet för strömmen som ska strömma genom anoden och katodstiftet i en tyristor för att hålla den påslagen. Om strömvärdet når under detta värde stängs tyristorn av av sig själv utan extern pendling.
SCR som används i vår krets är TYN612 som har en maximal hållström på 30mA (se datablad för att veta värdet), så om strömmen som flyter genom anoden och katoden blir mindre än 30mA kommer SCR att stänga av sig själv. Således isolerar kraften från lasten.
Motståndet R1 (0,2 ohm) och transistorn (2N2222A) spelar en viktig roll för att stänga av SCR. Under normalt tillstånd när belastningen (motorn) arbetar drar den ström genom motståndet R1. Enligt Ohms lag kan spänningsfallet över motståndet beräknas med
Spänning över motståndet = Ström genom krets x Motståndsvärde
Så enligt formlerna är spänningsfallet över motståndet direkt proportionellt mot strömmen som strömmar genom kretsarna. När strömmen ökar kommer också spänningsfallet över motståndet att öka när detta spänningsfall överstiger värdet på 0,7V. Transistorn slås PÅ eftersom motståndet är anslutet direkt över basen och emitterstiftet på transistorn. När transistorn stänger den hela strömmen som krävs för kretsen strömmar genom transistorn tillfälligt under vilken SCR stängs AV eftersom strömmen genom den har gått under hållströmmen och spänningsfallet över motståndet blir också 0V eftersom ingen ström strömmar genom den. Slutligen stängs transistorn och SCR av och lasten (motor) isoleras också från strömförsörjningen.Hela arbetet illustreras också med GIF-bilden nedan.
En amperemätare placeras genom motståndet för att övervaka strömmen som flyter genom anodkatsterminalen på SCR. Denna ström bör inte gå under hållarströmmen för SCR (hållströmmen för SCR i simulering är 5mA), om den går under detta värde kommer SCR att stängas AV. En voltmeter placeras också över motståndet 150 ohm för att övervaka spänningen över den och kontrollera om NPN-transistorn utlöses innan SCR stängs.
Hårdvara:
Som tidigare sagt har denna krets ett minimalt antal komponenter, den involverar en SCR, en transistor och ett par o motstånd. Därför kan den enkelt analyseras genom att bygga den på en brädbräda. Återigen beror det på din ansökan. Om du planerar något som är mer än 2A rekommenderas inte brädbräda. Jag bygger den elektroniska säkringskretsen på ett brödbräda och det såg ut ungefär så här nedan.
Som du kan se på bilden har jag använt en LED-remsa som min belastning, du kan använda en annan belastning eller till och med ansluta din krets som måste skyddas. För att ansluta lasten till strömförsörjningen måste vi trycka på knappen som slår på SCR. Observera också att jag har använt ett 2W 0,2 Ohm motstånd som min R2 eftersom vi måste tillåta ett stort strömvärde. Det är alltid viktigt att ta hänsyn till motståndets wattvärde.
Eftersom jag inte kunde skapa ett felförhållande genom att öka strömvärdena sänkte jag spänningen för att skapa ett fel och därmed minska strömmen genom SCR. Alternativt kan du också kortsluta transistorns Collector Emitter-stift med en ledning så att strömmen flödar genom ledningen och inte genom SCR och SCR stängs av. Efter att felet har gjorts och återställts kan kretsen sättas på igen genom att helt enkelt trycka på knappen som tidigare. Kretsens fullständiga bearbetning visas också i videon nedan. Hoppas att du förstod kretsen och tyckte om att lära dig den. Om du är osäker kan du gärna lägga upp dem i kommentarsektionen nedan eller använda forumen för teknisk hjälp.
Begränsningar:
Liksom alla kretsar har detta också vissa begränsningar med sig. Om du tror att dessa kommer att påverka din design bör du hitta ett alternativ
- Hela belastningsströmmen strömmar genom motståndet R2, därför finns det en strömförlust över den. Därför är denna krets inte lämplig för batteridrivna applikationer
- Den aktuella värdena för vilken säkringen är konstruerad för kommer inte att vara korrekt eftersom varje motstånd kommer att variera lite och när det åldras ändras också motståndets egenskap.
- Denna krets reagerar inte vid plötsliga spikströmmar eftersom transistorn tar lite tid att reagera på förändringarna.