Электронная защита по току

Электронная защита по току, представленная схема отслеживает потребление тока, при его превышении выше установленного порога отключает нагрузку при помощи реле. Можно отметить, что измерение тока происходит на «плюсовой» шине источника питания, при этом общий провод напрямую подключена к входу. Порог отключения нагрузки можно регулировать в диапазоне 10мА — 1А, а входное напряжение может быть в пределах от 5 В до 40 В. Индикация работы «предохранителя» осуществляется двумя светодиодами и может быть также изменено вручную с помощью кнопок. Принципиальная схема электронная защита по току, представлена на рисунке, она разделена на два блока с независимым питанием.

Электронная защита по току

Кратко о электронная защита по току, измерительная часть, при ничтожно малом токе потребления, питается от линейного стабилизатора отрицательного напряжения LM337 (IC1). С другой стороны, исполнительная часть с реле и диодами — от преобразователя на выполненного на микросхеме MC34063 (IC3). Сигнал включения/выключения защиты передается через оптопару PC817 (IC4). Это позволяет использовать недорогой операционный усилитель MCP6002, он может работать при очень низком напряжении питания, в данном случае 2,5 В. Измерение тока производится на резисторах R4 или R7. Первый со значением 2,2 ом 1% используется в диапазоне 10 мА — 100 мА, а второй, 0,22 ом 1%, в диапазоне 100 мА — 1 А.

Для переключения диапазонов ограничения по току использовался обычный двухсекционный переключатель. Одна секция коммутирует резистор, к которому подключена нагрузка, а другая вход. Это нужно для того, чтобы не измерять напряжение на сопротивлении контактов выключателя. Это могут быть десятки миллиом, что было бы большой ошибкой.

Напряжение на измерительном резисторе будет 22 мВ — 220 мВ. Это напряжение усиливается примерно в 10 раз усилителем IC2A. Конденсаторы С7 и С8 служат для фильтрации высокочастотных составляющих, которые могут появиться в напряжении от источника питания. Диод D3 защищает инвертирующий вход в случае короткого замыкания нагрузки (в этом случае входное напряжение может быть ниже нижней шины питания). Резистор R9 ограничивает ток, протекающий через диод (диод нельзя подключать напрямую к входу, так как его обратный ток существенно повлияет на результат измерения). Узел из трех потенциометров R16, R17 и POT1 обеспечивает опорное напряжение. R16 и R17 представляют собой подстроечные резисторы, которые используются для калибровки диапазона регулировки потенциометра POT1, который, в свою очередь, осуществляет плавную регулировку тока срабатывания защиты.

Усилитель IC2B работает как триггер Шмитта (с положительной обратной связью). Этот триггер изменяет состояние выхода на высокий уровень, когда напряжение на неинвертирующем входе в два раза превышает опорное напряжение, подаваемое на инвертирующий вход. То есть — до тех пор, пока выходное напряжение равно отрицательному напряжению питания, т.е. напряжению земли. Это, конечно, не тот случай, даже с усилителем «rail-to-rail», таким как MCP6002. Однако это напряжение может быть очень близко к этому пределу, при условии, что выход очень слабо нагружен. Здесь дело обстоит именно так: единственной нагрузкой являются затвор транзистора Q3 и резисторы R21 и R19. Пример включения платы электронная защита по току на примере.

Пример подключения платы электронная защита по току

После превышения установленного значения тока триггер переходит из низкого логического состояния в высокое. Для того, чтобы снова перейти в низкое состояние, необходимо было бы подать на вход отрицательное напряжение, поэтому автоматический сброс в схеме невозможен. Для этой цели служит кнопка, которая на короткое время закорачивает вход. Точно так же вторая кнопка, подключенная к неинвертирующему входу, позволяет вручную отключить нагрузку. В остальном в схеме все просто, транзистор Q1 управляет оптопарой, а транзисторы Q2 и Q3 — диодами и реле.

Многие параметры схемы зависят от температуры, так что хорошо, чтобы прибор не был обогревателем сам по себе, к счастью, в данном случае это не так и при использовании его при нормальной комнатной температуре проблем не будет. Схема показала себя на удивление хорошую работу во всех тестах. Вариант печатной платы электронная защита по току, на которой можно собрать схему представлен на рисунке.

Печатная плата электронная защита по току

При подборе компонентов обращаем внимание на номинальное напряжение конденсаторов С1 и С2 — оно должно быть не менее 50 В, т.к. они подключены непосредственно к входному напряжению. В качестве резисторов R4 и R7 лучше всего использовать специальные шунты для измерения тока. Но при неимении таковых вместо них можно использовать резисторы на 5Вт с допуском 1%. Конечно, их недостатком является низкая температурная стабильность. Собрав схему и подключив ее к блоку питания, предварительно проверяем напряжение на выходе стабилизатора IC1 (2,5 В) и преобразователя (около 3,3 В). Ну и заключительным этапом, калибровка потенциометрами чтобы корректно отрабатывалась защита в нужных пределах.

Оставьте комментарий