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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fusible electrónico reiniciable
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protección del equipo contra la operación de emergencia de la red. El fusible electrónico propuesto monitorea la resistencia de la carga. No solo lo apaga en caso de sobrecarga, sino que también se restablece a su modo original cuando la resistencia de carga vuelve a la normalidad. El fusible electrónico de alta velocidad descrito en el artículo [1] conecta automáticamente la carga en el momento del encendido si no hay cortocircuito o sobrecarga en la misma. En caso de sobrecarga, el fusible desconecta la carga. Para encenderlo nuevamente, debe presionar el botón "Inicio" del fusible o apagar y encender nuevamente, lo que no siempre es conveniente. El dispositivo propuesto, desarrollado sobre la base del anterior, es totalmente automático. No tiene órganos de gobierno. El dispositivo determina la capacidad de servicio de la carga por su resistencia. Si es mayor que el límite permitido, la carga se conecta automáticamente a la fuente de alimentación. De lo contrario, el dispositivo desconecta la carga de acuerdo con su función de fusible. Durante un tiempo breve (alrededor de 10 µs), la carga se conecta periódicamente a la fuente de alimentación a través de resistencias limitadoras de corriente. Durante este tiempo, el fusible electrónico mide la resistencia de la carga y, si ha vuelto al límite admisible, él mismo se recupera del paro de emergencia de la carga a la normalidad. Un fusible electrónico está conectado entre la fuente de alimentación y la carga. El dispositivo funciona con un voltaje de 12 a 30 V y una corriente de carga de hasta 20 A. Se han desarrollado dos versiones del dispositivo: con conmutación del cable negativo o positivo de la fuente de alimentación de carga. El esquema de la primera variante se muestra en la fig. 1, el segundo - en la Fig. 2. Los componentes que realizan la misma función se etiquetan igual.
El dispositivo (ver Fig. 1) tiene dos circuitos de control de carga: preliminar (en el comparador DA3) y principal (en el comparador DA4). La resistencia de carga se mide cuando está conectada por el transistor VT1 a través de las resistencias R2 y R3. Si la resistencia de carga es mayor que el umbral operativo establecido por la resistencia de sintonización R7, se abre el transistor de conmutación principal VT2, que conecta la carga a la fuente de alimentación. La corriente de carga en modo normal monitorea el circuito principal en el comparador DA4. Si excede el umbral de respuesta establecido por la resistencia de corte R14, el transistor de conmutación principal VT2 se cerrará. Entra en funcionamiento el circuito preliminar basado en el comparador DA3, que permitirá reabrir el transistor de efecto de campo de conmutación principal VT2 cuando la resistencia de carga vuelva al límite permisible. Para controlar el transistor VT2, al igual que en el dispositivo anterior [1], se utilizó un flip-flop RS en los elementos DD1.2 y DD1.3. La ventaja de un flip-flop de este tipo es que permite la presencia lógicamente simultánea de señales de control activas en ambas entradas de control. La señal de control que afecta directamente a la salida utilizada [2] domina. En nuestro caso, la salida directa utilizada del flip-flop RS (pin 3 DD1) está dominada por una señal activa de alto nivel en la entrada de la instalación S (pin 1 DD1). Para un flip-flop RS hecho en elementos OR-NOT, el nivel activo de la señal directa de salida es bajo, por lo tanto, se usa un inversor en el elemento DD2 para controlar el transistor VT1.4. La entrada R RS-flip-flop (pin 8 DD1) está conectada a la salida del comparador DA4 (pin 9 - colector abierto). En el momento del encendido y durante los transitorios, el transistor VT2 está cerrado, ya que el circuito R1C2 proporciona la tensión de alimentación a través del estabilizador DA1 a los microcircuitos DD1 y DA2 más tarde que a los comparadores DA3 y DA4. El voltaje en la entrada no inversora (pin 3) del comparador DA4 es mayor que el voltaje en su entrada inversora (pin 4), por lo que el transistor de salida del comparador (pines 2 y 9) está cerrado. Tan pronto como se suministre energía al chip DD1, un nivel alto de la salida DA4 (pin 9) establecerá el flip-flop RS en un estado de nivel alto en el pin 3 de DD1. La salida del inversor DD1.4 y la puerta del transistor VT2 es baja, por lo que está cerrada. En este estado, el transistor VT2 estará hasta que la entrada superior del elemento DD1.2 en el circuito reciba un pulso corto de activación de alto nivel. Se genera a la salida del elemento DD1.1 cuando aparecen pulsos de bajo nivel simultáneamente en sus entradas. Los pulsos de activación se reciben en la entrada superior del elemento DD1.1 según el circuito: pulsos cortos de bajo nivel de alto ciclo de trabajo, que son generados por el generador en el temporizador DA2, las resistencias R4, R5 y el condensador C4. La duración del pulso es igual a R5C4ln2 ~ 25 µs, y su período de repetición es (R4+2R5)C4ln2 = 2 ms [3]. Después de energizar el temporizador DA2, el primer pulso en su salida 3 aparece con un retraso (R4+R5)C4ln2 = 2 ms por la duración de los transitorios de la instalación inicial del biestable RS DD1.2, DD1.3. Cada pulso de activación de la salida 3 del temporizador DA2 va a la entrada superior del elemento DD1.1 según el circuito y, al mismo tiempo, a través del inversor en el transistor VT3 ya en forma de pulso corto de alto nivel - a la puerta del transistor VT1, que, al abrirse, conecta la carga a la fuente de alimentación a través de las resistencias R2 y R3. No solo limitan la corriente de carga, sino que también forman un circuito para medir su resistencia: el punto de conexión de estas resistencias está conectado a la entrada no inversora (pin 3) del comparador DA3. El circuito R4-R6 está conectado a la entrada inversora (pin 8) de este comparador. La posición de la resistencia de ajuste R7 determina la resistencia de carga a la que conmuta el comparador DA3. Después de encender la alimentación, el transistor VT1 se cierra, por lo que el voltaje en la entrada no inversora del comparador DA3 siempre será mayor que el voltaje en su entrada inversora, por lo que el transistor de salida del comparador (pines 2 y 9 ) está cerrado. Una sola señal en la entrada inferior del elemento DD1.1 según el circuito proporciona un nivel bajo en su salida y, en consecuencia, en la entrada S del flip-flop RS, que conservará su estado original. Si, con el transistor VT1 abierto, la resistencia de carga es menor que el límite permitido, entonces el voltaje en la entrada no inversora del comparador DA3 será mayor que el voltaje en su entrada inversora. En la salida (pin 9) del comparador DA3, se mantendrá el mismo estado que tenía cuando se cerró el transistor VT1. Un nivel alto de la salida del comparador DA3, yendo a la entrada inferior del elemento DD1.1, bloquea el paso de pulsos de disparo desde la salida del temporizador DA2 hasta que desaparece la sobrecarga de la salida del fusible electrónico. Si, con el transistor VT1 abierto, la resistencia de carga es mayor que el límite permitido, entonces el voltaje en la entrada inversora del comparador DA3 será mayor que el voltaje en su entrada no inversora. El transistor de salida del comparador DA3 (pines 2 y 9) está abierto. En las entradas del elemento DD1.1 habrá superposición (con un ligero cambio) en el tiempo de pulsos cortos de bajo nivel. A la salida de este elemento, se generará un pulso corto de alto nivel, que cambiará el flip-flop RS en la entrada S a un estado con un nivel bajo en la salida. En este momento, ya hay un nivel alto en la entrada R del comparador DA4. Pero la señal en la entrada S tiene mayor prioridad, por lo que la salida del disparador es baja. Como resultado, una sola señal de la salida del inversor DD1.4 abrirá el transistor VT2. Si la corriente de carga es menor que el límite de operación de protección, el comparador DA4 entrará en un estado estable con un nivel de salida bajo. Un transistor abierto VT2 establece un pequeño voltaje (fracción de un voltio) en la entrada no inversora del comparador DA3, independientemente del estado del transistor VT1. El voltaje en la entrada inversora DA3 está cerca de la mitad del voltaje de entrada. Dado que el pin 9 del comparador DA3 tiene un nivel bajo estable, los pulsos de activación desde la salida del temporizador DA2 a través del elemento DD1.1 guardan el estado actual del flip-flop RS. Si la corriente de carga excede el límite permitido, el comparador DA4 cambia para que su transistor de salida se cierre. Una sola señal establecerá un nivel alto en la salida del disparador y, en consecuencia, un nivel bajo en la salida del inversor DD1.4, como resultado de lo cual el transistor VT2 se cerrará y apagará la carga.
Un fusible electrónico con conmutación de cable positivo funciona de manera similar (Fig. 2). Se distingue por el uso de transistores de canal p VT1 y VT2. Dado que las señales de control deben aplicarse a las puertas de los transistores con respecto a sus fuentes conectadas al cable de alimentación positivo, se invierten. Por lo tanto, no se utilizan inversores en el elemento DD1.4 y el transistor VT3. Construcción y detalles. El fusible electrónico se fabrica mediante montaje superficial en una placa de circuito impreso de 35x70 mm de lámina de fibra de vidrio de doble cara. Los dibujos de la placa se muestran en la fig. 3 (para cambiar el cable negativo de acuerdo con el diagrama de la Fig. 1) y en la fig. 4 (para cambiar el cable positivo de acuerdo con el diagrama de la Fig. 2). Todas las partes, excepto el transistor VT2, están montadas en un lado de la placa, la lámina del otro lado se usa como disipador de calor para el transistor VT2 instalado en él.
El temporizador integrado KR1006VI1 (DA2) se puede reemplazar por un análogo externo NE555N. LED HL1: cualquier de baja potencia. El transistor KT361A (VT3) se puede reemplazar con KT361B-KT361E. Las recomendaciones para la elección de otros componentes son las mismas que en el artículo anterior [1].
El establecimiento del dispositivo se reduce a establecer los umbrales de conmutación para los comparadores DA3 y DA4 con las resistencias de corte R7 y R14. Una fuente de alimentación de laboratorio está conectada a la entrada y un amperímetro y un reóstato conectados en serie, ajustados a la posición de máxima resistencia, están conectados a la salida. A la salida del comparador DA3 (pin 9) relativa al pin 2, se conecta un osciloscopio aislado galvánicamente de la alimentación. El motor de la resistencia sintonizada R7 se instala en la parte superior de acuerdo con el diagrama de la fig. 1 posición, el motor R14 - hasta el fondo y encienda la alimentación. El fusible debe conectar la carga, que está determinada por el brillo del indicador HL1 y las lecturas del amperímetro. Osciloscopio: muestre la presencia de pulsos cortos con una amplitud de aproximadamente 9 V. Reduzca la resistencia del reóstato hasta que el amperímetro muestre la corriente de disparo de la protección. Después de eso, el control deslizante de la resistencia sintonizada R14 se mueve hacia arriba de acuerdo con el diagrama de la fig. 1 hasta que se desconecte la carga. El LED HL1 debería apagarse. Luego mueva la resistencia del trimmer del motor R7 hacia abajo del circuito (ver Fig. 1) hasta que desaparezcan los pulsos en la salida del comparador DA3. Al aumentar la resistencia de carga, verifique que el dispositivo se conecte automáticamente a la fuente de alimentación. Una disminución en la resistencia de la carga, incluido un cortocircuito, debería hacer que se apague en unos 10 μs. En caso de sobrecarga en el momento del encendido, el fusible electrónico no debe conectar la carga. Un fusible electrónico montado según el esquema de la fig. 2 se configuran de la misma manera, con la única diferencia de que el control deslizante de la resistencia de ajuste R7 está preestablecido en la posición inferior de acuerdo con el diagrama y se mueve hacia arriba, y el control deslizante de la resistencia de ajuste R14 está configurado en la posición superior de acuerdo con el diagrama. diagrama y movido hacia abajo. Los parámetros de los pulsos de disparo se pueden cambiar seleccionando las resistencias R4 y R5. Si no hay necesidad de monitorear la resistencia sin carga cada 2 ms, entonces la resistencia de la resistencia R4 se puede aumentar hasta 2 MΩ. En este caso, el período de los pulsos de disparo aumentará proporcionalmente. Al reducir la resistencia de la resistencia R5, es deseable reducir la duración de los pulsos al valor mínimo suficiente en el que el dispositivo conecta la carga de manera confiable en todo el rango de voltaje de suministro. Es deseable medir el tiempo abierto del transistor VT2 en el modo de cortocircuito de salida a la tensión de alimentación máxima y calcular la energía disipada del pulso de corriente, como se describe en el artículo anterior [1]. Si excede el límite permitido, reduzca la resistencia de la resistencia R5, y si el dispositivo deja de arrancar, reduzca el voltaje de suministro máximo permitido o seleccione un transistor VT2 más potente [4, 5]. Es posible configurar el fusible electrónico de tal manera que los comparadores DA3 y DA4 cambien a diferentes resistencias de carga. La necesidad de esto puede surgir al conectar una carga con una característica de corriente-voltaje no lineal. Literatura
Autor: A. Lunaev, Kursk; Publicación: radioradar.net
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