المصهر هو جهاز حماية حيوي للعديد من الأجهزة الإلكترونية. إنهم يراقبون ببساطة التيار الذي تستهلكه الدائرة / الحمل ، وفي حالة تدفق التيار غير الآمن عبر الدائرة ، فإن المصهر سوف يفجر نفسه وبالتالي يمنع تعرض الحمل / الدائرة للتلف بسبب هذا التيار العالي. يسمى هذا النوع من الصمامات بالصهر الميكانيكي وهناك العديد من أنواع الصمامات مثل النفخ السريع والضربة البطيئة وما إلى ذلك ، ولكنها تعاني من تراجع واحد مشترك. عندما ينفجر المصهر ، يجب استبداله من قبل المستهلك / المشغل لجعل الجهاز يعمل بشكل طبيعي مرة أخرى. هذا هو السبب في أن العديد من الأجهزة الإلكترونية القديمة مثل محمصة الخبز أو الغلاية الكهربائية تحتوي على فتيل احتياطي مع المنتج.
للتغلب على هذا العيب ، تستخدم معظم الأجهزة الإلكترونية الحديثة الصمامات الإلكترونية. يخدم المصهر الإلكتروني نفس الغرض من المصهر الميكانيكي ولكنه لا يحتاج إلى استبدال. يحتوي على مفتاح كهربائي كهربائي بالداخل مع إغلاق ويفتح الدائرة كما هو مطلوب. في حالة حدوث عطل غير محتمل ، يفتح المفتاح الدائرة ويعزلها عن مصدر الطاقة ، بمجرد إرجاع الحالة المواتية ، يمكن إعادة ضبط المصهر بمجرد النقر على زر. ليس هناك من متاعب في شراء قيمة مناسبة من الصمامات واستبدالها القديمة. ممتع أليس كذلك؟ !! لذلك ، في هذا البرنامج التعليمي سوف نتعلم كيفية إنشاء دائرة إلكترونية فيوز ، وكيف تعمل وكيف يمكنك استخدام واحدة في تصميماتك
مخطط دائرة الصمامات الإلكترونية:
يظهر أدناه مخطط الدائرة الكاملة لدائرة الصمامات الإلكترونية. كما هو موضح في الدائرة ، فهي لا تتضمن سوى عدد قليل من الدوائر ومن ثم يسهل بناؤها وتنفيذها في تصميماتنا.
هنا يتم إنشاء الدائرة لمراقبة تيار التشغيل للمحرك (LOAD) ، والذي يعمل بجهد 12 فولت. يمكنك استبدال الحمل بأي دائرة تحاول مراقبتها الحالية. يحدد المقاوم R1 مقدار التيار الذي يمكن السماح به عبر الدائرة قبل أن تتفاعل الدائرة مع سيناريو زيادة التيار. سنناقش وظائف كل مكون وكيفية اختيار القيم بناءً على متطلباتك.
العمل:
و عمل الدائرة الصمامات الإلكترونية يمكن فهمها بسهولة من خلال إلقاء نظرة على كيفية عمل SCR. في ظل الظروف العادية ، يتعين على المستخدم الضغط على الزر لتوصيل الحمولة بمصدر الطاقة. عند الضغط على الزر ، يتم توصيل دبوس البوابة الخاص بـ SCR بجهد المصدر من خلال المقاوم 1K. سيؤدي ذلك إلى تشغيل SCR وبالتالي يجعله يغلق الاتصال بين الكاثود ودبوس الأنود. بمجرد إغلاق الاتصال ، يبدأ التيار في التدفق من المصدر (+ 12V) إلى الحمل عبر الأنود إلى دبوس الكاثود في SCR.
عند تحرير الزر ، سيظل SCR قيد التشغيل لأنه لا توجد دائرة تبديل لإيقاف تشغيله. وبالتالي يتم إغلاق SCR في حالة التشغيل ويبقى هناك حتى يتدفق التيار على الرغم من أنه ينخفض عن تيار عقد SCR.
ما المقصود بالتخفيف في الثايرستور (SCR)؟
بمجرد تشغيل الثايرستور عن طريق إشارة ، لن يتم إيقاف تشغيله من تلقاء نفسه عند إزالة الإشارة. لذلك لإيقاف تشغيل الثايرستور ، نحتاج إلى بعض الدوائر الخارجية وتسمى هذه الدائرة بدائرة التبديل. تسمى عملية تشغيل الثايرستور من خلال توفير نبضة بوابة باسم بدء التشغيل وتسمى عملية إيقاف تشغيل الثايرستور باسم التخفيف.
ما هو عقد التيار في الثايرستور (SCR)؟
تيار التثبيت (لا تخلط بين هذا وبين تيار الإغلاق) هو الحد الأدنى لقيمة التيار الذي يجب أن يتدفق عبر دبوس الأنود والكاثود في الثايرستور لإبقائه قيد التشغيل. إذا وصلت قيمة التيار إلى أقل من هذه القيمة ، فإن الثايرستور ينطفئ من تلقاء نفسه دون أي تخفيف خارجي.
إن SCR المستخدم في دائرتنا هو TYN612 الذي يحتوي على أقصى تيار حمل 30 مللي أمبير (راجع ورقة البيانات لمعرفة القيمة) ، لذلك إذا كان التيار المتدفق على الرغم من أن الأنود والكاثود يحصلان على أقل من 30 مللي أمبير ، فإن SCR سوف ينطفئ نفسه. وبالتالي عزل الطاقة عن الحمل.
يلعب المقاوم R1 (0.2 أوم) والترانزستور (2N2222A) دورًا حيويًا في إيقاف تشغيل SCR. في الظروف العادية عندما يكون الحمل (المحرك) قيد التشغيل ، فإنه يسحب التيار من خلال المقاوم R1. وفقًا لقانون أومز ، يمكن حساب انخفاض الجهد عبر المقاوم بواسطة
الجهد عبر المقاوم = التيار خلال الدائرة × قيمة المقاوم
لذلك وفقًا للصيغ ، فإن انخفاض الجهد عبر المقاوم يتناسب طرديًا مع التيار المتدفق عبر الدوائر. مع زيادة التيار ، سيزداد انخفاض الجهد عبر المقاوم أيضًا ، عندما يتجاوز انخفاض الجهد هذا قيمة 0.7 فولت. يتم تشغيل الترانزستور ، لأن المقاوم متصل مباشرة عبر القاعدة ودبوس الباعث في الترانزستور. عندما يغلق الترانزستور ، فإن التيار الكامل المطلوب للدائرة يتدفق عبر الترانزستور للحظات التي يتم خلالها إيقاف تشغيل SCR نظرًا لأن التيار من خلاله قد انخفض إلى ما دون تيار التثبيت ، كما أن انخفاض الجهد عبر المقاوم يحصل أيضًا على 0V نظرًا لعدم تدفق أي تيار من خلاله. أخيرًا ، يتم إيقاف تشغيل الترانزستور و SCR ويتم أيضًا عزل الحمولة (المحرك) من مصدر الطاقة.يتم أيضًا توضيح العمل الكامل باستخدام صورة GIF أدناه.
يتم وضع مقياس التيار الكهربائي من خلال المقاوم لمراقبة التيار المتدفق عبر طرف الكاثود الأنود في SCR. يجب ألا ينخفض هذا التيار عن تيار الاحتفاظ بـ SCR (تيار التثبيت لـ SCR في المحاكاة هو 5mA) ، إذا انخفض عن هذه القيمة ، فسيتم إيقاف SCR. يتم أيضًا وضع مقياس الفولتميتر عبر المقاوم 150 أوم لمراقبة الجهد عبره والتحقق مما إذا كان يتم تشغيل ترانزستور NPN قبل إغلاق SCR.
المعدات:
كما قيل سابقًا ، تحتوي هذه الدائرة على أقل عدد من المكونات ، فهي تشتمل على SCR واحد وترانزستور واحد واثنين من المقاومات. ومن ثم يمكن تحليلها بسهولة من خلال بنائها على لوح التجارب. مرة أخرى ، هذا يعتمد على طلبك. إذا كنت تخطط لأي شيء يزيد عن 2 أ ، فلا يوصى باستخدام لوح التجارب. لقد قمت ببناء دائرة الصمامات الإلكترونية على لوح الخبز وبدا شيئًا كهذا أدناه.
كما ترى في الصورة ، لقد استخدمت شريط LED كتحملي ، يمكنك استخدام حمولة مختلفة أو حتى توصيل دائرتك التي يجب حمايتها. لتوصيل الحمل بمصدر الطاقة ، يتعين علينا الضغط على الزر الذي سيؤدي إلى تشغيل SCR. لاحظ أيضًا أنني استخدمت مقاومًا بقوة 2 وات 0.2 أوم كمقاوم R2 حيث يتعين علينا السماح بقيمة كبيرة للتيار ، فمن المهم دائمًا مراعاة تصنيف القوة الكهربائية لهذا المقاوم.
نظرًا لأنني لم أتمكن من إنشاء حالة عطل عن طريق زيادة التصنيف الحالي ، فقد خفضت الجهد لإنشاء خطأ وبالتالي تقليل التيار من خلال SCR. بدلاً من ذلك ، يمكنك أيضًا تقصير دبوس Collector Emitter الخاص بالترانزستور بسلك ، مما يجعل التيار يتدفق عبر السلك وليس من خلال SCR وبالتالي سيتم إيقاف تشغيل SCR. بعد حدوث الخطأ واسترداده ، يمكن تشغيل الدائرة مرة أخرى بمجرد الضغط على الزر كما في السابق. يظهر العمل الكامل للدائرة أيضًا في الفيديو أدناه. آمل أن تكون قد فهمت الدائرة واستمتعت بتعلمها. إذا كان لديك أي شك ، فلا تتردد في نشرها في قسم التعليقات أدناه أو استخدام المنتديات للحصول على المساعدة الفنية.
محددات:
مثل كل الدوائر ، فإن هذا أيضًا له قيود معينة معه. إذا كنت تعتقد أن هذه ستؤثر على التصميم الخاص بك ، فعليك إيجاد بديل
- يتدفق تيار الحمل بالكامل عبر المقاوم R2 ، وبالتالي هناك فقد طاقة عبره. ومن ثم فإن هذه الدائرة ليست مناسبة للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات
- لن يكون التصنيف الحالي الذي تم تصميم المصهر من أجله دقيقًا لأن كل مقاوم سيختلف قليلاً ، ومع تقدم العمر ، ستتغير أيضًا خاصية المقاوم.
- لن تتفاعل هذه الدائرة مع التيارات المفاجئة لأن الترانزستور يتطلب بعض الوقت للتفاعل مع التغييرات.