DIY nadprúdová ochrana: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Úvod

Ako začiatočník v elektronike ste veľmi obmedzení, pokiaľ ide o napájanie vašich novo vyrobených obvodov. Teraz by to nebol problém, ak neurobíte absolútne žiadne chyby. Ale priznajme si, že je to vzácnosť. Bez ohľadu na to, či ste pokazili pripojenie na výstupnej strane vášho IC alebo zamiešate polaritu kondenzátora, niečo sa zničí, pretože váš napájací zdroj bude odčerpávať nadprúd podľa nastaveného napätia bez ohľadu na to. Jedným z riešení tohto problému je použitie variabilného napájacieho zdroja s funkciou obmedzenia prúdu, aby sme mohli zabrániť veľkému toku prúdu v prípade chyby, ale sú dosť drahé. Očividne to nie je možné použiť, keď vytvoríte projekt napájaný z batérie. V tomto projekte vám ukážem, ako vytvoriť jednoduchý obvod, ktorý sa spája medzi zdrojom energie a obvodmi a preruší tok prúdu vždy, keď sa dosiahne nastavený prúdový limit.

Krok 1: Veci, ktoré potrebujete

2 x LM358P:

• 1 x Relé bez poistky 12VDC:
• 1 x 0,5 ohmový cementový odpor:
• 1 x hmatový prepínač:
• 1 x zelená LED:
• Rezistory 2 x 20 kOhm:
• Variabilný odpor 1 x 10 kOhm:
• 1 x 1N4007 dióda:
• 2 x Konektorové konektory:
• 1 x zásuvka IC:

Používam elektronické súčiastky z LCSC.com. LCSC si dáva za cieľ ponúknuť široký výber originálnych, vysokokvalitných elektronických komponentov za najlepšiu cenu. Zaregistrujte sa ešte dnes a pri prvej objednávke získate zľavu 8 dolárov.

Krok 2: Fungovanie obvodu

Prvá súčasť, ktorú potrebujeme pre obvody, je relé, ktoré pozostáva z cievky a na prepínanie kontaktov, to znamená, že keď na cievku nie je privedené napätie. Keď je na cievku aplikované najmenej 3,8 V, kontakty sa otvoria/zatvoria. Teraz môžeme použiť jeden z kontaktov na zmenu, ak nie je žiadny nadprúd, a kontakty otvoriť, ak sú nadprúdové. Na cievku sa používa sériovo tranzistor NPN a tiež odpor 1 kOhm medzi napájacím napätím a základňou tranzistora.

Teraz, ak je napätie zapojené do obvodu, prúd bude pretekať tranzistorom, ktorý začína bližšie k jeho dráhe kolektor-emitor. Preto je cievka pod napätím a kontakty sú zatvorené. Samozrejme by sme nemali zabudnúť pridať diódy flyback, aby sme zabránili prepätiu na kolektore. Aby som vizuálne videl, že nie je problém s nadprúdom, radšej používam zelenú LED s odporom obmedzujúcim prúd.

Na deaktiváciu relé, ak dôjde k problému, môžeme pridať druhý tranzistor NPN na základňu prvého tranzistora. Ak je na základňu druhého tranzistora aplikovaný chybový signál, a tak by sa cievka deaktivovala, LED dióda by zhasla a kontakty sa otvoria, aby zistili nadprúd. Potrebujeme však výkonový odpor s nízkou hodnotou, ako je 5-wattový odpor 0,5 ohmu. Jednoduchým pridaním do série medzi napájacie napätie a prvé reléové kontakty vznikne úbytok napätia úmerný prúdiacemu prúdu, ale keďže tento úbytok napätia je pomerne nízky, musíme najskôr použiť operačný zosilňovač v konfigurácii diferenciálneho zosilnenia..

Aby sme získali väčšie napätie, s ktorým môžeme pracovať so zosilneným signálom, pripojíme sa k neinvertujúcemu vstupu druhého operačného zosilňovača, ktorého invertujúci vstup je priamo pripojený k potenciometru. Vyladením potenciometra môžeme vytvoriť variabilné referenčné napätie a keďže operačný zosilňovač funguje ako komparátor, jeho výstup bude ťahaný vysoko, ak je prúdové snímacie napätie vyššie ako referenčné napätie. Tieto spustené výstupy sa nakoniec pripoja k základni druhého tranzistora cez odpor v závitoch relé dokonca aj nadprúd.

Akonáhle relé už nie je aktivované, tečúci prúd klesá z výstupu komparátora, a preto je relé raz aktivované. Pretože však nadprúd bude opäť prúdiť, keď je relé aktivované, komparátor sa spustí znova a cyklus sa opakuje znova a znova. Aby sme to vyriešili, mohli by sme k základni druhého tranzistora pripojiť odpor, normálne zatvorené tlačidlo a ďalší stále nepoužitý normálne zatvorený kontakt relé v sérii. Teraz, keď dôjde k skladaniu, relé sa stále vypne, ale pretože normálne zatvorený kontakt relé je teraz zjavne zopnutý. Základňa tranzistora je stále pritiahnutá k napájaciemu napätiu, aj keď je výstup komparátora týmto spôsobom nízky. Relé zostane vypnuté, kým sa nestlačí hmatový spínač, a tým sa preruší základný prúd druhého tranzistora, čo umožní opätovné aktivovanie relé. Takže teraz, keď vieme, ako obvod funguje!

Krok 3: Pripojte ho a otestujte ho

Potom, čo zapojíte všetky komponenty v obvode podľa schém, je čas začať testovanie a kalibráciu obvodu.

Poznámka: Nesprávnym nastavením referenčného napätia tieto obvody neprerušia tok prúdu, ale akonáhle referenčné napätie znížime na vhodnú hodnotu, obvod bez problému preruší prúd a tiež sa dá ľahko znova aktivovať pomocou tlačidla.