El fusible és un dispositiu de protecció vital per a molts dispositius electrònics. Simplement supervisen el corrent consumit pel circuit / càrrega i, en cas que flueixi corrent insegur pel circuit, el fusible es bufarà i evitarà que la forma de càrrega / circuit es faci malbé per aquest corrent elevat. Aquest tipus de fusible s’anomena fusible mecànic i hi ha molts tipus de fusibles, com ara el bufat ràpid, el bufat lent, etc., però pateixen un retrocés comú. Quan es dispara un fusible, el consumidor / operador ha de substituir-lo perquè el dispositiu funcioni de nou amb normalitat. Aquest és el motiu pel qual molts dispositius electrònics antics, com ara torradora o bullidor elèctric, tenien un fusible de recanvi juntament amb el producte.
Per superar aquest inconvenient, la majoria dels dispositius electrònics moderns utilitzen un fusible electrònic. Un fusible electrònic té el mateix propòsit que un fusible mecànic, però no requereix cap substitució. Té un interruptor electrònic de potència a l'interior amb tancaments i obre el circuit segons sigui necessari. En el cas improbable d’una fallada, l’interruptor obre el circuit i l’aïlla de la font d’alimentació, una vegada que es retorni la condició favorable, el fusible es pot restablir només fent clic a un botó. No hi ha cap molèstia en comprar un valor adequat de fusible i substituir-lo per l’antic. Interessant oi? !! Per tant, en aquest tutorial aprendrem com construir un circuit de fusible electrònic, com funciona i com podeu fer-ne un en els vostres dissenys.
Diagrama del circuit de fusibles electrònics:
A continuació es mostra el diagrama complet del circuit d’un fusible electrònic. Com es mostra al circuit, només implica pocs circuits i, per tant, és fàcil de construir i implementar en els nostres dissenys.
Aquí el circuit es construeix per controlar el corrent de funcionament d’un motor (LOAD), que funciona a 12V. Podeu substituir la càrrega per qualsevol circuit que vulgueu controlar el corrent. La resistència R1 determina la quantitat de corrent que es pot permetre a través del circuit abans que el circuit reaccioni per un escenari de sobrecorrent. Parlarem de la funcionalitat de cada component i de com triar els valors en funció del vostre requisit.
Treball:
El funcionament del circuit de fusibles electrònic es pot entendre fàcilment fent una ullada al funcionament del SCR. En condicions normals, l'usuari ha de prémer el botó per connectar la càrrega a la font d'alimentació. Quan es prem el botó, el pin de porta del SCR es connecta a la tensió de la font a través d’una resistència de 1K. Això activarà el SCR i, per tant, farà que tanqui la connexió entre el càtode i el pin de l'ànode. Un cop tancada la connexió, el corrent comença a fluir des de la font (+ 12 V) fins a la càrrega a través del pin d'ànode a càtode del SCR.
Quan es deixa anar el botó, el SCR continuarà engegat perquè no hi ha cap circuit de commutació per apagar-lo. Així, el SCR es bloqueja en estat ON i es manté allà fins que el corrent flueix, tot i que va per sota del corrent de manteniment del SCR.
Què s’entén per Conmutació en tiristor (SCR)?
Un Tiristor un cop activat per un senyal no s’apagarà per si mateix quan s’elimina el senyal. Per tant, per apagar un Tiristor necessitem un circuit extern i aquest circuit s’anomena circuit de commutació. El procés d’engegar un Tiristor proporcionant un impuls de porta s’anomena activador i el procés d’APAGAR un Tiristor s’anomena Comutació.
Què manté el corrent en un Tiristor (SCR)?
El corrent de retenció (no ho confongueu amb el corrent de retenció) és el valor mínim de corrent que hauria de fluir a través del pin d'ànode i càtode d'un tiristor per mantenir-lo encès. Si el valor del corrent arriba per sota d'aquest valor, el Tiristor s'apaga per si mateix sense cap commutació externa.
El SCR utilitzat al nostre circuit és TYN612 que té un corrent de retenció màxim de 30 mA (consulteu el full de dades per conèixer el valor), de manera que si el corrent que circula tot i que l’ànode i el càtode aconsegueix menys de 30 mA, el SCR s’apagarà. Aïllant així la potència de la càrrega.
La resistència R1 (0,2 ohms) i el transistor (2N2222A) juguen un paper vital en apagar el SCR. En condicions normals quan la càrrega (motor) funciona, atrau corrent a través de la resistència R1. Segons la llei d'Ohms, la caiguda de tensió a través de la resistència es pot calcular mitjançant
Voltatge a través de la resistència = Corrent a través del circuit x Valor de la resistència
Així, segons les fórmules, la caiguda de tensió a través de la resistència és directament proporcional al corrent que circula pels circuits. A mesura que augmenta el corrent, la caiguda de tensió a la resistència també augmentarà, quan aquesta caiguda de tensió excedeixi el valor de 0,7 V. El transistor s’encén perquè la resistència està connectada directament a través de la base i el pin emissor del transistor. Quan el transistor tanca el corrent complet necessari per al circuit flueix momentàniament a través del transistor durant el qual l’SCR s’apaga ja que el corrent a través d’ella ha baixat del corrent de retenció i la caiguda de tensió de la resistència també obté 0V ja que no hi circula corrent.. Finalment, el transistor i el SCR estan apagats i la càrrega (motor) també està aïllada de la font d'alimentació.El treball complet també s’il·lustra mitjançant la imatge GIF següent.
Es col·loca un amperímetre a través de la resistència per controlar el corrent que circula pel terminal del càtode ànode del SCR. Aquest corrent no hauria de baixar del corrent de retenció del SCR (el corrent de retenció del SCR en simulació és de 5 mA), si passa per sota d’aquest valor, el SCR s’apagarà. També es col·loca un voltímetre a través de la resistència de 150 ohms per controlar la tensió a través d’ella i comprovar si s’activa el transistor NPN abans que es tanqui el SCR.
Maquinari:
Com es va dir anteriorment, aquest circuit té un nombre mínim de components, implica un SCR, un transistor i un parell de resistències. Per tant, es pot analitzar fàcilment construint-lo sobre una taula de treball. De nou, depèn de la vostra sol·licitud. Si esteu planejant qualsevol cosa que sigui superior a 2A, no es recomana la taula de proves. Construeixo el circuit dels fusibles electrònics en una placa de pa i semblava semblant a continuació.
Com podeu veure a la imatge, he utilitzat una tira LED com a càrrega, podeu utilitzar una càrrega diferent o fins i tot connectar el vostre circuit que s'ha de protegir. Per connectar la càrrega a la font d'alimentació, hem de prémer el botó que engegarà el SCR. Tingueu en compte també que he utilitzat una resistència de 2W 0,2 Ohm com a R2, ja que hem de permetre un gran valor de corrent, sempre és important tenir en compte la potència nominal d'aquesta resistència.
Com que no he estat capaç de crear una condició d'error en augmentar la qualificació de corrent, he reduït la tensió per crear una falla i, per tant, reduir el corrent a través del SCR. Alternativament, també podeu curtcircuitar el pin emissor del col·lector del transistor amb un cable que faci que el corrent flueixi pel cable i no a través del SCR i, per tant, el SCR s’apagarà. Després de cometre i recuperar l’error, el circuit es pot tornar a engegar simplement prement el botó com abans. El funcionament complet del circuit també es mostra al vídeo següent. Espero que hagueu entès el circuit i us hagi agradat aprendre’l. Si teniu cap dubte, no dubteu a publicar-los a la secció de comentaris de sota o utilitzeu els fòrums per obtenir ajuda tècnica.
Limitacions:
Com tots els circuits, això també té certes limitacions. Si creieu que afectaran el vostre disseny, hauríeu de trobar una alternativa
- Tot el corrent de càrrega flueix a través de la resistència R2, de manera que hi ha una pèrdua de potència a través seu. Per tant, aquest circuit no és adequat per a aplicacions amb bateria
- La valoració actual per a la qual està dissenyat el fusible no serà precisa, ja que cada resistència variarà poc i, a mesura que envelleixi, la propietat de la resistència també canviarà.
- Aquest circuit no reaccionarà si es produeixen corrents sobtades, ja que el transistor requereix una mica de temps per reaccionar als canvis.