Il fusibile è un dispositivo di protezione vitale per molti dispositivi elettronici. Monitorano semplicemente la corrente consumata dal circuito / carico e, in caso di corrente non sicura che scorre attraverso il circuito, il fusibile si brucia da solo e quindi impedisce al carico / alla forma del circuito di essere danneggiato da tale corrente elevata. Questo tipo di fusibile è chiamato fusibile meccanico e ci sono molti tipi di fusibili come ad azione rapida, ad azione lenta, ecc., Ma soffrono di un comune inconveniente. Quando un fusibile è bruciato, deve essere sostituito dall'utilizzatore / operatore per ripristinare il normale funzionamento del dispositivo. Questo è il motivo per cui molti vecchi dispositivi elettronici come il tostapane o il bollitore elettrico avevano un fusibile di scorta fornito insieme al prodotto.
Per ovviare a questo inconveniente, la maggior parte dei dispositivi elettronici moderni utilizza un fusibile elettronico. Un fusibile elettronico ha lo stesso scopo di un fusibile meccanico ma non richiede la sostituzione. Ha un interruttore elettronico di alimentazione all'interno con chiude e apre il circuito come richiesto. Nell'improbabile eventualità di un guasto l'interruttore apre il circuito e lo isola dall'alimentazione, una volta ripristinata la condizione favorevole il fusibile può essere ripristinato semplicemente cliccando su un pulsante. Non c'è problema di acquistare un valore adeguato di fusibile e sostituirlo con quello vecchio. Interessante vero? !! Quindi, in questo tutorial impareremo come costruire un circuito con fusibili elettronici, come funziona e come potresti usarne uno nei tuoi progetti.
Schema elettrico del fusibile elettronico:
Di seguito è mostrato lo schema elettrico completo per un circuito con fusibili elettronici. Come mostrato nel circuito, coinvolge solo pochi circuiti e quindi è facile da costruire e implementare nei nostri progetti.
Qui il circuito è costruito per monitorare la corrente di funzionamento di un motore (LOAD), che funziona a 12V. È possibile sostituire il carico con qualsiasi circuito di cui si sta tentando di monitorare la corrente. Il resistore R1 determina quanta corrente può essere consentita attraverso il circuito prima che il circuito reagisca per uno scenario di sovracorrente. Discuteremo la funzionalità di ogni componente e come scegliere i valori in base alle tue esigenze.
Lavorando:
Il funzionamento del circuito del fusibile elettronico può essere facilmente compreso guardando come funziona l'SCR. In condizioni normali l'utente deve premere il pulsante per collegare il carico all'alimentazione. Quando si preme il pulsante, il pin Gate dell'SCR è collegato alla tensione della sorgente tramite una resistenza da 1K. Ciò attiverà l'SCR e quindi chiuderà la connessione tra il catodo e il pin dell'anodo. Una volta chiusa la connessione, la corrente inizia a fluire dalla sorgente (+ 12V) al carico attraverso il pin Anode to Cathode dell'SCR.
Quando il pulsante viene rilasciato, l'SCR rimarrà acceso perché non è presente alcun circuito di commutazione per spegnerlo. Pertanto, l'SCR viene bloccato nello stato ON e rimane lì fino a quando la corrente scorre anche se scende al di sotto della corrente di mantenimento dell'SCR.
Cosa si intende per commutazione nei tiristori (SCR)?
Un tiristore una volta attivato da un segnale non si spegnerà da solo quando il segnale viene rimosso. Quindi per spegnere un tiristore abbiamo bisogno di un circuito esterno e questo circuito è chiamato circuito di commutazione. Il processo di attivazione di un tiristore mediante la fornitura di un impulso di gate viene chiamato trigger e il processo di disattivazione di un tiristore viene chiamato commutazione.
Cosa trattiene la corrente in un tiristore (SCR)?
La corrente di mantenimento (da non confondere con la corrente di blocco) è il valore minimo di corrente che dovrebbe fluire attraverso l'anodo e il pin del catodo di un tiristore per mantenerlo acceso. Se il valore della corrente scende al di sotto di questo valore, il tiristore si spegne da solo senza alcuna commutazione esterna.
L'SCR utilizzato nel nostro circuito è TYN612 che ha una corrente di mantenimento massima di 30mA (fare riferimento alla scheda tecnica per conoscere il valore), quindi se la corrente che scorre attraverso l'anodo e il catodo diventa inferiore a 30mA, l'SCR si spegnerà. Isolando così la potenza dal carico.
Il resistore R1 (0,2 ohm) e il transistor (2N2222A) svolgono un ruolo fondamentale nello spegnimento dell'SCR. In condizioni normali, quando il carico (motore) è in funzione, assorbe corrente attraverso il resistore R1. Secondo la legge di Ohm, è possibile calcolare la caduta di tensione attraverso il resistore
Tensione attraverso il resistore = Corrente attraverso il circuito x Valore del resistore
Quindi, secondo le formule, la caduta di tensione attraverso il resistore è direttamente proporzionale alla corrente che scorre attraverso i circuiti. All'aumentare della corrente, aumenterà anche la caduta di tensione attraverso il resistore, quando questa caduta di tensione supera il valore di 0,7 V. Il transistor si accende, perché il resistore è collegato direttamente attraverso il pin Base ed Emettitore del transistor. Quando il transistor si chiude la corrente completa richiesta per il circuito scorre attraverso il transistor momentaneamente durante il quale l'SCR viene spento poiché la corrente attraverso di esso è scesa al di sotto della corrente di mantenimento e anche la caduta di tensione attraverso il resistore ottiene 0 V poiché nessuna corrente lo attraversa. Infine il transistor e l'SCR vengono spenti e anche il carico (motore) viene isolato dall'alimentazione.La lavorazione completa è illustrata anche utilizzando l'immagine GIF sottostante.
Un amperometro viene posizionato attraverso il resistore per monitorare la corrente che scorre attraverso il terminale del catodo anodico dell'SCR. Questa corrente non dovrebbe scendere al di sotto della corrente di mantenimento dell'SCR (la corrente di mantenimento dell'SCR nella simulazione è 5mA), se scende al di sotto di questo valore l'SCR si spegnerà. Inoltre un voltmetro è posizionato attraverso il resistore 150 ohm per monitorare la tensione attraverso di esso e controllare se il transistor NPN viene attivato prima che l'SCR si chiuda.
Hardware:
Come detto in precedenza questo circuito ha un numero minimo di componenti, coinvolge un SCR, un transistor e un paio di resistenze. Quindi può essere facilmente analizzato costruendolo su una breadboard. Di nuovo, dipende dalla tua applicazione. Se stai pianificando qualcosa che è più di 2A, la breadboard non è consigliata. Ho costruito il circuito del fusibile elettronico su una breadboard e assomigliava a questo sotto.
Come puoi vedere nell'immagine ho usato una striscia LED come mio carico, puoi usare un carico diverso o anche collegare il tuo circuito che deve essere protetto. Per collegare il carico all'alimentazione dobbiamo premere il pulsante che accenderà l'SCR. Si noti inoltre che ho utilizzato un resistore da 2 W 0,2 Ohm come R2 poiché dobbiamo consentire un grande valore di corrente, è sempre importante considerare il wattaggio di questo resistore.
Poiché non ero in grado di creare una condizione di guasto aumentando la corrente nominale, ho ridotto la tensione per creare un guasto e quindi ridurre la corrente attraverso l'SCR. In alternativa puoi anche mettere in cortocircuito il pin Collector Emitter del transistor con un filo questo farà fluire la corrente attraverso il filo e non attraverso l'SCR e quindi l'SCR si spegnerà. Dopo che il guasto è stato effettuato e risolto, il circuito può essere nuovamente attivato premendo semplicemente il pulsante come in precedenza. Il funzionamento completo del circuito è mostrato anche nel video sottostante. Spero che tu abbia capito il circuito e ti sia piaciuto impararlo. In caso di dubbi, non esitare a pubblicarli nella sezione commenti qui sotto o utilizzare i forum per assistenza tecnica.
Limitazioni:
Come tutti i circuiti, anche questo ha alcune limitazioni. Se pensi che questi influenzeranno il tuo design, dovresti trovare un'alternativa
- L'intera corrente di carico scorre attraverso il resistore R2, quindi c'è una perdita di potenza attraverso di esso. Quindi questo circuito non è adatto per applicazioni a batteria
- La corrente nominale per la quale è progettato il fusibile non sarà accurata poiché ogni resistore varierà leggermente e man mano che si invecchia, anche la proprietà del resistore cambierà.
- Questo circuito non reagirà a correnti di picco improvvise poiché il transistor richiede un po 'di tempo per reagire ai cambiamenti.