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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fusível eletrônico reajustável
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Proteção de equipamentos contra operação de emergência da rede O fusível eletrônico proposto monitora a resistência de carga. Ele não apenas desliga em caso de sobrecarga, mas também se restaura ao seu modo original quando a resistência da carga volta ao normal. O fusível eletrônico de alta velocidade descrito no artigo [1] conecta automaticamente a carga no momento da energização se não houver curto-circuito ou sobrecarga na mesma. Em caso de sobrecarga, o fusível desconecta a carga. Para ligá-lo novamente, você deve pressionar o botão "Iniciar" do fusível ou desligar e ligar novamente, o que nem sempre é conveniente. O dispositivo proposto, desenvolvido com base no anterior, é totalmente automático. Não possui órgãos sociais. O dispositivo determina a capacidade de manutenção da carga por sua resistência. Se for maior que o limite permitido, a carga é automaticamente conectada à fonte de alimentação. Caso contrário, o dispositivo desconecta a carga de acordo com sua função de fusível. Por um curto período de tempo (cerca de 10 µs), a carga é periodicamente conectada à fonte de alimentação por meio de resistores limitadores de corrente. Durante este tempo, o fusível eletrônico mede a resistência da carga e, caso tenha retornado ao limite permitido, ele próprio se recupera do estado de desligamento de emergência da carga ao normal. Um fusível eletrônico é conectado entre a fonte de alimentação e a carga. O dispositivo funciona com uma tensão de 12 a 30 V e uma corrente de carga de até 20 A. Duas versões do dispositivo foram desenvolvidas: com comutação do fio negativo ou positivo da fonte de alimentação da carga. O esquema da primeira variante é mostrado na fig. 1, o segundo - na Fig. 2. Os componentes que executam a mesma função são rotulados da mesma forma.
O dispositivo (ver Fig. 1) possui dois circuitos de controle de carga: preliminar (no comparador DA3) e principal (no comparador DA4). A resistência de carga é medida quando ela é conectada pelo transistor VT1 através dos resistores R2 e R3. Se a resistência da carga for maior que o limite operacional definido pelo resistor de ajuste R7, o transistor de comutação principal VT2 abre, que conecta a carga à fonte de energia. A corrente de carga no modo normal monitora o circuito principal no comparador DA4. Se exceder o limite de resposta definido pelo resistor trimmer R14, o transistor de comutação principal VT2 fechará. O circuito preliminar baseado no comparador DA3 entra em operação, o que permitirá que o transistor de efeito de campo de comutação principal VT2 seja reaberto quando a resistência de carga retornar ao limite permitido. Para controlar o transistor VT2, como no dispositivo anterior [1], foi utilizado um flip-flop RS nos elementos DD1.2 e DD1.3. A vantagem de tal flip-flop é que ele permite a presença logicamente simultânea de sinais de controle ativos em ambas as entradas de controle. O sinal de controle que afeta diretamente a saída usada [2] domina. No nosso caso, a saída direta usada do flip-flop RS (pino 3 DD1) é dominada por um sinal ativo de alto nível na entrada de instalação S (pino 1 DD1). Para um flip-flop RS feito em elementos OR-NOT, o nível ativo do sinal direto de saída é baixo, portanto, um inversor no elemento DD2 é usado para controlar o transistor VT1.4. A entrada R RS-flip-flop (pino 8 DD1) é conectada à saída do comparador DA4 (pino 9 - coletor aberto). No momento da energização e durante os transientes, o transistor VT2 é fechado, pois o circuito R1C2 fornece a tensão de alimentação através do estabilizador DA1 aos microcircuitos DD1 e DA2 posteriormente aos comparadores DA3 e DA4. A tensão na entrada não inversora (pino 3) do comparador DA4 é maior que a tensão na entrada inversora (pino 4), então o transistor de saída do comparador (pinos 2 e 9) é fechado. Assim que a alimentação for fornecida ao chip DD1, um alto nível da saída DA4 (pino 9) irá definir o flip-flop RS para um estado de alto nível no pino 3 de DD1. A saída do inversor DD1.4 e a porta do transistor VT2 é baixa, portanto está fechada. Nesse estado, o transistor VT2 ficará até que a entrada superior do elemento DD1.2 no circuito receba um pulso curto de disparo de alto nível. É gerado na saída do elemento DD1.1 quando pulsos de baixo nível aparecem simultaneamente em suas entradas. Os pulsos de disparo são recebidos na entrada superior do elemento DD1.1 de acordo com o circuito - pulsos curtos de baixo nível de alto ciclo de trabalho, que são gerados pelo gerador no temporizador DA2, resistores R4, R5 e capacitor C4. A duração do pulso é igual a R5C4ln2 ~ 25 µs, e seu período de repetição é (R4+2R5)C4ln2 = 2 ms [3]. Depois de energizar o temporizador DA2, o primeiro pulso em sua saída 3 aparece com um atraso (R4+R5)C4ln2 = 2 ms pela duração dos transientes da instalação inicial do flip-flop RS DD1.2, DD1.3. Cada pulso de disparo da saída 3 do temporizador DA2 vai para a entrada superior do elemento DD1.1 de acordo com o circuito e, ao mesmo tempo, através do inversor no transistor VT3 já na forma de um pulso curto de alto nível - à porta do transistor VT1, que, abrindo, conecta a carga à fonte de alimentação por meio dos resistores R2 e R3. Eles não apenas limitam a corrente de carga, mas também formam um circuito para medir sua resistência: o ponto de conexão desses resistores é conectado à entrada não inversora (pino 3) do comparador DA3. O circuito R4-R6 está conectado à entrada inversora (pino 8) deste comparador. A posição do resistor trimmer R7 determina a resistência de carga na qual o comparador DA3 comuta. Depois que a energia é ligada, o transistor VT1 é fechado, então a tensão na entrada não inversora do comparador DA3 sempre será maior que a tensão em sua entrada inversora, então o transistor de saída do comparador (pinos 2 e 9 ) está fechado. Um único sinal na entrada inferior do elemento DD1.1 fornece um nível baixo em sua saída e, portanto, na entrada S do flip-flop RS, que assim manterá seu estado original. Se, com o transistor aberto VT1, a resistência de carga for menor que o limite permitido, a tensão na entrada não inversora do comparador DA3 será maior que a tensão em sua entrada inversora. Na saída (pino 9) do comparador DA3, permanecerá o mesmo estado que estava quando o transistor VT1 foi fechado. Um nível alto da saída do comparador DA3, indo para a entrada inferior do elemento DD1.1, bloqueia a passagem dos pulsos de disparo da saída do temporizador DA2 até que desapareça a sobrecarga da saída do fusível eletrônico. Se, com o transistor aberto VT1, a resistência de carga for maior que o limite permitido, a tensão na entrada inversora do comparador DA3 será maior que a tensão em sua entrada não inversora. O transistor de saída do comparador DA3 (pinos 2 e 9) está aberto. Nas entradas do elemento DD1.1 haverá sobreposição (com um leve deslocamento) no tempo de pulsos curtos de baixo nível. Na saída deste elemento, será gerado um pulso curto de alto nível, que comutará o flip-flop RS na entrada S para um estado com nível baixo na saída. A essa altura, já existe um nível alto na entrada R do comparador DA4. Mas o sinal na entrada S tem uma prioridade mais alta, então a saída do gatilho é baixa. Como resultado, um único sinal da saída do inversor DD1.4 abrirá o transistor VT2. Se a corrente de carga for menor que o limite de operação de proteção, o comparador DA4 entrará em um estado estável com um baixo nível de saída. Um transistor aberto VT2 define uma pequena tensão (fração de volt) na entrada não inversora do comparador DA3, independentemente do estado do transistor VT1. A tensão na entrada inversora DA3 é cerca de metade da tensão de entrada. Como o pino 9 do comparador DA3 tem um nível baixo estável, os pulsos de disparo da saída do temporizador DA2 através do elemento DD1.1 salvam o estado atual do flip-flop RS. Se a corrente de carga exceder o limite permitido, o comparador DA4 comuta para que seu transistor de saída feche. Um único sinal definirá um nível alto na saída do gatilho e, consequentemente, um nível baixo na saída do inversor DD1.4, como resultado do qual o transistor VT2 fechará e desligará a carga.
Um fusível eletrônico com comutação de fio positivo funciona de forma semelhante (Fig. 2). Distingue-se pelo uso de transistores de canal p VT1 e VT2. Como os sinais de controle devem ser aplicados às portas dos transistores em relação às suas fontes conectadas ao fio positivo de alimentação, eles são invertidos. Portanto, inversores no elemento DD1.4 e transistor VT3 não são usados. Construção e detalhes. O fusível eletrônico é feito por montagem saliente em uma placa de circuito impresso medindo 35x70 mm em folha dupla-face de fibra de vidro. Os desenhos da placa são mostrados na Fig. 3 (para comutação do fio negativo conforme diagrama da Fig. 1) e na Fig. 4 (para comutação do fio positivo conforme diagrama da Fig. 2). Todas as peças, exceto o transistor VT2, são montadas em um lado da placa, a folha do outro lado é usada como dissipador de calor para o transistor VT2 instalado nela.
O temporizador integrado KR1006VI1 (DA2) pode ser substituído por um analógico estrangeiro NE555N. LED HL1 - qualquer baixo consumo de energia. O transistor KT361A (VT3) pode ser substituído pelo KT361B-KT361E. As recomendações para a escolha de outros componentes são as mesmas do artigo anterior [1].
Estabelecer o dispositivo se resume a definir os limites de comutação para comparadores DA3 e DA4 com resistores de corte R7 e R14. Uma fonte de alimentação de laboratório é conectada à entrada e um amperímetro e um reostato conectados em série, ajustados para a posição de resistência máxima, são conectados à saída. À saída do comparador DA3 (pino 9) relativo ao pino 2, é conectado um osciloscópio isolado galvanicamente da fonte de alimentação. O motor do resistor sintonizado R7 é instalado na parte superior de acordo com o diagrama da fig. 1 posição, o motor R14 - para baixo e ligue a energia. O fusível deve conectar a carga, que é determinada pelo brilho do indicador HL1 e pelas leituras do amperímetro. Osciloscópio - mostra a presença de pulsos curtos com amplitude de cerca de 9 V. Reduza a resistência do reostato até que o amperímetro mostre a corrente de desarme da proteção. Depois disso, o controle deslizante do resistor sintonizado R14 é movido para cima de acordo com o diagrama da fig. 1 até que a carga seja desconectada. O LED HL1 deve apagar. Em seguida, mova o resistor do trimmer do motor R7 para baixo no circuito (consulte a Fig. 1) até o desaparecimento dos pulsos na saída do comparador DA3. Ao aumentar a resistência de carga, verifique se o dispositivo a conecta automaticamente à fonte de alimentação. Uma diminuição na resistência da carga, incluindo um curto-circuito, deve fazer com que ela desligue em cerca de 10 μs. Em caso de sobrecarga no momento da energização, o fusível eletrônico não deve conectar a carga. Um fusível eletrônico montado de acordo com o diagrama da fig. 2 são configurados da mesma forma, com a única diferença que o controle deslizante R7 do resistor trimmer é pré-definido para a posição inferior de acordo com o diagrama e movido para cima, e o controle deslizante R14 do resistor trimmer é definido para a posição superior de acordo com o diagrama e movido para baixo. Os parâmetros dos pulsos de disparo podem ser alterados selecionando os resistores R4 e R5. Se não houver necessidade de monitorar a resistência sem carga a cada 2 ms, a resistência do resistor R4 pode ser aumentada em até 2 MΩ. Neste caso, o período dos pulsos de disparo aumentará proporcionalmente. Ao reduzir a resistência do resistor R5, é desejável reduzir a duração dos pulsos ao valor mínimo suficiente no qual o dispositivo conecta a carga de maneira confiável em toda a faixa de tensão de alimentação. É desejável medir o estado aberto do transistor VT2 no modo de curto-circuito de saída na tensão máxima de alimentação e calcular a energia dissipada do pulso de corrente, conforme descrito no artigo anterior [1]. Se exceder o limite permitido, reduza a resistência do resistor R5 e, se o dispositivo parar de iniciar, reduza a tensão de alimentação máxima permitida ou selecione um transistor VT2 [4, 5] mais potente. É possível definir o fusível eletrônico de forma que os comparadores DA3 e DA4 comutem em diferentes resistências de carga. A necessidade disso pode surgir ao conectar uma carga com uma característica corrente-tensão não linear. Literatura
Autor: A. Lunaev, Kursk; Publicação: radioradar.net
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