Zekering is een essentieel beveiligingsapparaat voor veel elektronische apparaten. Ze bewaken eenvoudig de stroom die door het circuit / de belasting wordt verbruikt en in het geval dat er onveilige stroom door het circuit vloeit, zal de zekering zichzelf doorbranden en zo voorkomen dat de belasting / circuitvorm door die hoge stroom wordt beschadigd. Dit type zekering wordt een mechanische zekering genoemd en er zijn veel soorten zekering, zoals snel doorslaan, langzaam doorslaan enz., Maar ze hebben één gemeenschappelijk nadeel. Als een zekering is doorgebrand, moet deze worden vervangen door de gebruiker / operator om het apparaat weer normaal te laten functioneren. Dit is de reden waarom bij veel oude elektronische apparaten, zoals een broodrooster of een waterkoker, een reservezekering bij het product werd geleverd.
Om dit nadeel te ondervangen, gebruiken de meeste moderne elektronische apparaten een elektronische zekering. Een elektronische zekering heeft hetzelfde doel als een mechanische zekering, maar hoeft niet te worden vervangen. Het heeft een krachtige elektronische schakelaar aan de binnenkant met sluitingen en opent het circuit zoals vereist. In het onwaarschijnlijke geval dat er een storing optreedt, is de schakelaar open en sluit u het circuit af van de voeding. Zodra de gunstige toestand terugkeert, kan de zekering worden gereset door op een knop te klikken. Het is geen gedoe om een zekering van een geschikte waarde te kopen en deze te vervangen door de oude. Interessant toch? !! In deze tutorial zullen we dus leren hoe u een elektronisch zekeringscircuit kunt construeren, hoe het werkt en hoe u er een in uw ontwerpen kunt gebruiken.
Schakelschema elektronische zekeringen:
Het volledige schakelschema voor een elektronisch zekeringscircuit wordt hieronder weergegeven. Zoals te zien is in het circuit, zijn er maar een paar circuits bij betrokken en daarom is het gemakkelijk te construeren en in onze ontwerpen te implementeren.
Hier is het circuit geconstrueerd om de bedrijfsstroom van een motor (LOAD) te bewaken, die werkt op 12V. U kunt de belasting vervangen door elk circuit waarvan u de stroom probeert te bewaken. De weerstand R1 bepaalt hoeveel stroom er door het circuit kan komen voordat het circuit reageert op een overstroomscenario. We bespreken de functionaliteit van elk onderdeel en hoe u de waarden kunt kiezen op basis van uw vereisten.
Werken:
De werking van het elektronische zekeringscircuit kan gemakkelijk worden begrepen door te kijken hoe de SCR werkt. Onder normale omstandigheden moet de gebruiker op de knop drukken om de belasting op de voeding aan te sluiten. Wanneer de knop wordt ingedrukt, wordt de Gate-pin van de SCR via een 1K-weerstand verbonden met de bronspanning. Dit zal de SCR activeren en zo de verbinding tussen de kathode en de anodepen verbreken. Zodra de verbinding is gesloten, begint er stroom te stromen van de bron (+ 12V) naar de belasting via de anode-naar-kathodepin van de SCR.
Wanneer de knop wordt losgelaten, blijft de SCR ingeschakeld omdat er geen commutatiecircuit is om hem uit te schakelen. De SCR wordt dus vergrendeld in de AAN-toestand en blijft daar totdat de stroom vloeit, hoewel deze onder de houdstroom van de SCR daalt.
Wat wordt bedoeld met commutatie in thyristoren (SCR)?
Een thyristor die eenmaal is ingeschakeld door een signaal, zal zichzelf niet uitschakelen wanneer het signaal wordt verwijderd. Dus om een thyristor UIT te schakelen, hebben we een extern circuit nodig en dit circuit wordt een commutatiecircuit genoemd. Het proces van het inschakelen van een thyristor door middel van een poortpuls wordt triggering genoemd en het proces van het uitschakelen van een thyristor wordt commutatie genoemd.
Wat houdt stroom vast in een thyristor (SCR)?
De houdstroom (verwar dit niet met vergrendelstroom) is de minimumwaarde van de stroom die door de anode- en kathodepen van een thyristor moet stromen om deze AAN te houden. Als de stroomwaarde onder deze waarde komt, schakelt de thyristor zichzelf uit zonder enige externe commutatie.
De SCR die in ons circuit wordt gebruikt, is TYN612 met een maximale houdstroom van 30 mA (raadpleeg het gegevensblad om de waarde te kennen), dus als de stroom die door de anode en kathode vloeit minder wordt dan 30 mA, schakelt de SCR zichzelf UIT. Zo wordt de stroom van de belasting geïsoleerd.
De weerstand R1 (0,2 ohm) en de transistor (2N2222A) spelen een cruciale rol bij het uitschakelen van de SCR. Onder normale omstandigheden trekt de belasting (motor) stroom door de weerstand R1. Volgens de wet van Ohm kan de spanningsval over de weerstand worden berekend door
Spanning over de weerstand = stroom door circuit x weerstandswaarde
Dus volgens de formules is de spanningsval over de weerstand recht evenredig met de stroom die door de circuits vloeit. Naarmate de stroom toeneemt, zal de spanningsval over de weerstand ook toenemen, wanneer deze spanningsval de waarde van 0,7V overschrijdt. De transistor wordt ingeschakeld, omdat de weerstand rechtstreeks is aangesloten op de basis- en emitterpin van de transistor. Wanneer de transistor sluit, stroomt de volledige stroom die nodig is voor het circuit tijdelijk door de transistor, gedurende welke de SCR wordt UITGESCHAKELD, omdat de stroom erdoor onder de houdstroom is gedaald en de spanningsval over de weerstand wordt ook 0V omdat er geen stroom doorheen stroomt. Ten slotte worden de transistor en de SCR uitgeschakeld en is de belasting (motor) ook geïsoleerd van de voeding.De volledige werking wordt ook geïllustreerd met behulp van de onderstaande GIF-afbeelding.
Een ampèremeter wordt door de weerstand geplaatst om de stroom te controleren die door de anodekathode-aansluiting van de SCR vloeit. Deze stroom mag niet onder de houdstroom van de SCR komen (de houdstroom voor de SCR in simulatie is 5mA), als deze onder deze waarde daalt, wordt de SCR uitgeschakeld. Er is ook een voltmeter over de weerstand van 150 ohm geplaatst om de spanning erover te bewaken en te controleren of de NPN-transistor wordt geactiveerd voordat de SCR sluit.
Hardware:
Zoals eerder verteld heeft deze schakeling een minimum aantal componenten, het betreft één SCR, één transistor en een paar weerstanden. Daarom kan het gemakkelijk worden geanalyseerd door het op een breadboard te bouwen. Nogmaals, het hangt af van uw aanvraag. Als u iets plant dat meer dan 2A is, wordt breadboard niet aanbevolen. Ik bouwde het elektronische zekeringscircuit op een breadboard en het zag er hieronder ongeveer zo uit.
Zoals je op de afbeelding kunt zien, heb ik een LED-strip als mijn belasting gebruikt, je kunt een andere belasting gebruiken of zelfs je circuit aansluiten dat moet worden beschermd. Om de belasting op de voeding aan te sluiten, moeten we op de knop drukken die de SCR aanzet. Merk ook op dat ik een 2W 0.2 Ohm-weerstand als mijn R2 heb gebruikt, aangezien we een grote stroomwaarde moeten toestaan, is het altijd belangrijk om rekening te houden met het wattage van deze weerstand.
Omdat ik geen foutconditie kon creëren door de stroomsterkte te verhogen, heb ik de spanning verlaagd om een fout te creëren en dus de stroom door de SCR te verminderen. Als alternatief kunt u ook de Collector Emitter-pin van de transistor met een draad kortsluiten, waardoor de stroom door de draad gaat en niet door de SCR en dus wordt de SCR uitgeschakeld. Nadat de fout is gemaakt en hersteld, kan het circuit weer worden ingeschakeld door gewoon op de knop te drukken zoals eerder. De volledige werking van het circuit wordt ook getoond in de onderstaande video. Ik hoop dat je het circuit hebt begrepen en het leuk vond om het te leren. Als u twijfelt, kunt u deze in het commentaargedeelte hieronder plaatsen of de forums gebruiken voor technische hulp.
Beperkingen:
Zoals elk circuit heeft dit ook bepaalde beperkingen. Als u denkt dat deze uw ontwerp beïnvloeden, moet u een alternatief vinden
- De volledige belastingsstroom vloeit door de weerstand R2, dus er is een vermogensverlies overheen. Daarom is dit circuit niet geschikt voor toepassingen op batterijen
- De stroomsterkte waarvoor de zekering is ontworpen, is niet nauwkeurig, aangezien elke weerstand bit zal variëren en naarmate deze ouder wordt, zal de eigenschap van de weerstand ook veranderen.
- Dit circuit reageert niet op plotselinge piekstromen, aangezien de transistor enige tijd nodig heeft om op de veranderingen te reageren.