Sigorta, birçok elektronik cihaz için hayati bir koruma cihazıdır. Sadece devre / yük tarafından tüketilen akımı izlerler ve devreden güvenli olmayan akım akması durumunda sigorta kendi kendine patlar ve böylece yük / devre formunun bu yüksek akımdan zarar görmesini önler. Bu tip sigortaya mekanik sigorta denir ve hızlı atma, yavaş atma vb. Gibi birçok sigorta türü vardır, ancak ortak bir dezavantajdan muzdariptirler. Bir sigorta attığında, cihazın tekrar normal şekilde çalışmasını sağlamak için tüketici / operatör tarafından değiştirilmelidir. Ekmek kızartma makinesi veya elektrikli su ısıtıcısı gibi birçok eski elektronik cihazın ürünle birlikte yedek bir sigortaya sahip olmasının nedeni budur.
Bu dezavantajın üstesinden gelmek için, modern elektronik cihazların çoğu bir Elektronik Sigorta kullanır. Bir Elektronik Sigorta, mekanik bir sigortayla aynı amaca hizmet eder, ancak değiştirilmesi gerekmez. İçerisinde güç elektroniği anahtarı vardır ve gerektiğinde devreyi kapatır ve açar. Beklenmedik bir arıza durumunda, anahtar devreyi açar ve güç kaynağından izole eder, uygun koşul geri döndüğünde sigorta sadece bir düğmeye tıklayarak sıfırlanabilir. Uygun değerde bir sigorta satın alıp eskisi ile değiştirmenin zahmeti yoktur. İlginç değil mi? !! Bu nedenle, bu eğitimde bir Elektronik Sigorta devresinin nasıl kurulacağını, nasıl çalıştığını ve tasarımlarınızda nasıl kullanabileceğinizi öğreneceğiz.
Elektronik Sigorta Devre Şeması:
Elektronik sigorta devresinin tam devre şeması aşağıda gösterilmiştir. Devrede gösterildiği gibi, yalnızca birkaç devre içerir ve bu nedenle tasarımlarımıza inşa etmek ve uygulamak kolaydır.
Burada devre, 12V ile çalışan bir motorun (YÜK) çalışma akımını izlemek için yapılmıştır. Yükü, akımını izlemeye çalıştığınız herhangi bir devre ile değiştirebilirsiniz. Direnç R1, devre bir aşırı akım senaryosu için tepki vermeden önce devrede ne kadar akıma izin verilebileceğini belirler. Her bileşenin işlevselliğini ve gereksiniminize göre değerleri nasıl seçeceğinizi tartışacağız.
Çalışma:
Elektronik sigorta devresinin çalışma kolayca bir göz alarak anlaşılabilir SCR nasıl çalıştığını. Normal şartlar altında, kullanıcının yükü güç kaynağına bağlamak için düğmeye basması gerekir. Düğmeye basıldığında, SCR'nin Geçit pimi 1K'lik bir direnç üzerinden kaynak voltajına bağlanır. Bu, SCR'yi tetikleyecek ve böylece Katot ile Anot pimi arasındaki bağlantıyı kapatmasını sağlayacaktır. Bağlantı kapatıldıktan sonra, akım Kaynaktan (+ 12V) yüke, SCR'nin Anottan Katot pinine akmaya başlar.
Düğme bırakıldığında, SCR AÇIK durumda kalacaktır çünkü onu kapatmak için bir komutasyon devresi yoktur. Böylece SCR, AÇIK durumda kalır ve SCR'nin tutma akımının altına düşmesine rağmen akan akım orada kalır.
Tristörlerde Komutasyon (SCR) ile ne kastedilmektedir?
Bir sinyal ile bir kez AÇIK hale getirilen bir Tristör, sinyal kaldırıldığında kendi kendine KAPANMAZ. Yani bir Tristörü KAPATMAK için bazı harici devreye ihtiyacımız var ve bu devre komütasyon devresi olarak adlandırılır. Bir Kapı darbesi sağlayarak bir Tristörü AÇIK duruma getirme işlemi tetikleme olarak adlandırılır ve bir Tristörü KAPATMA işlemi Komutasyon olarak adlandırılır.
Bir Tristörde (SCR) tutma akımı nedir?
Tutma akımı (bunu mandallama akımıyla karıştırmayın), AÇIK durumda tutmak için bir Tristörün Anot ve Katot piminden akması gereken minimum akım değeridir. Akım değeri bu değerin altına ulaşırsa, Tristör herhangi bir harici komutasyon olmaksızın kendi kendine KAPANIR.
Devremizde kullanılan SCR, maksimum 30mA tutma akımına sahip olan TYN612'dir (değeri öğrenmek için veri sayfasına bakın), bu nedenle Anot ve Katot içinden akan akım 30mA'dan az olursa, SCR kendini KAPATACAKTIR. Böylece gücü yükten izole eder.
Direnç R1 (0,2 ohm) ve transistör (2N2222A), SCR'nin kapatılmasında hayati bir rol oynar. Normal şartlar altında yük (motor) çalışırken, R1 direnci üzerinden akım çeker. Ohm yasasına göre, direnç boyunca voltaj düşüşü şu şekilde hesaplanabilir:
Direnç üzerindeki voltaj = Devre üzerinden geçen akım x Direnç değeri
Dolayısıyla formüllere göre, direnç boyunca voltaj düşüşü, devrelerden geçen akımla doğru orantılıdır. Akım arttıkça, bu voltaj düşüşü 0,7V değerini aştığında direnç üzerindeki voltaj düşüşü de artacaktır. Direnç doğrudan transistörün Base ve Emitter pinine bağlandığı için transistör AÇIK konuma gelir. Transistör kapattığında, devre için gerekli olan tam akım, transistörden anlık olarak akar, bu sırada SCR, içinden geçen akım tutma akımının altına düştüğünden ve direnç boyunca voltaj düşüşü de 0V olur, çünkü içinden akım geçmez.. Son olarak Transistör ve SCR kapatılır ve Yük (Motor) da güç kaynağından izole edilir.Tam çalışma, aşağıdaki GIF resmi kullanılarak da gösterilmiştir.
SCR'nin Anot Katot terminalinden akan akımı izlemek için direnç boyunca bir Ampermetre yerleştirilir. Bu akım, SCR'nin tutma akımının altına düşmemelidir (simülasyondaki SCR için tutma akımı 5mA'dır), bu değerin altına düşerse SCR KAPANIR. Ayrıca, 150 ohm'luk direnç boyunca voltajı izlemek ve SCR kapanmadan önce NPN transistörünün tetiklenip tetiklenmediğini kontrol etmek için bir voltmetre yerleştirilir.
Donanım:
Daha önce de söylendiği gibi, bu devrenin minimum sayıda bileşeni vardır, bir SCR, bir transistör ve bir çift o direnç içerir. Bu nedenle, onu bir breadboard üzerine inşa ederek kolayca analiz edilebilir. Yine, başvurunuza bağlıdır. 2A'dan daha büyük bir şey planlıyorsanız, devre tahtası tavsiye edilmez. Elektronik sigorta devresini bir ekmek tahtası üzerine kurdum ve aşağıdaki gibi görünüyordu.
Resimde görebileceğiniz gibi yüküm olarak bir LED şerit kullandım, farklı bir yük kullanabilir veya korunması gereken devrenizi bile bağlayabilirsiniz. Yükü güç kaynağına bağlamak için SCR'yi açacak düğmeye basmamız gerekir. Ayrıca R2'm olarak 2W 0.2 Ohm'luk bir direnç kullandığımı da unutmayın, çünkü büyük bir akım değerine izin vermemiz gerekiyor çünkü bu direncin watt derecesini dikkate almak her zaman önemlidir.
Akım değerini artırarak bir arıza koşulu oluşturamadığım için, bir arıza oluşturmak için gerilimi düşürdüm ve böylece SCR üzerinden akımı düşürdüm. Alternatif olarak, transistörün Toplayıcı Verici pimini bir tel ile kısa devre yapabilirsiniz, bu akımın SCR üzerinden değil telden akmasını sağlar ve böylece SCR kapanacaktır. Arıza yapıldıktan ve giderildikten sonra, daha önce olduğu gibi düğmeye basılarak devre tekrar AÇIK hale getirilebilir. Devrenin tam çalışması da aşağıdaki videoda gösterilmektedir. Umarım devreyi anladınız ve öğrenmekten zevk almışsınızdır. Herhangi bir şüpheniz varsa, lütfen çekinmeden bunları aşağıdaki yorum bölümünde yayınlayın veya teknik yardım için forumları kullanın.
Sınırlamalar:
Tüm devre gibi bunun da belirli sınırlamaları vardır. Bunların tasarımınızı etkileyeceğini düşünüyorsanız, bir alternatif bulmalısınız.
- Yük akımının tamamı direnç R2 üzerinden akar, dolayısıyla üzerinde bir güç kaybı olur. Bu nedenle bu devre, batarya ile çalışan uygulamalara uygun değildir.
- Sigortanın kendisi için tasarlandığı akım derecesi doğru olmayacaktır çünkü her direnç biraz değişecek ve yaşlandıkça direncin özelliği de değişecektir.
- Transistörün değişikliklere tepki vermesi biraz zaman gerektirdiğinden, bu devre ani yükselme akımlarına tepki vermeyecektir.