მოწყობილობები საჭიროებენ კვების ბლოკს (PSU), რომელსაც აქვს რეგულირებადი გამომავალი ძაბვა და ჭარბი დენის დაცვის დონის რეგულირების შესაძლებლობა ფართო დიაპაზონში. როდესაც დაცვა გააქტიურებულია, დატვირთვა (დაკავშირებული მოწყობილობა) ავტომატურად უნდა გამოირთვება.
ინტერნეტის ძიების შედეგად გამოვიდა რამდენიმე შესაფერისი ელექტრომომარაგების სქემები. ერთ-ერთ მათგანზე დავჯექი. მიკროსქემის წარმოება და დაყენება მარტივია, შედგება ხელმისაწვდომი ნაწილებისგან და აკმაყოფილებს მითითებულ მოთხოვნებს.
წარმოებისთვის შემოთავაზებული ელექტრომომარაგება ეფუძნება LM358 საოპერაციო გამაძლიერებელს და აქვს შემდეგი მახასიათებლები:
შეყვანის ძაბვა, V - 24...29
გამომავალი სტაბილიზირებული ძაბვა, V - 1...20 (27)
დაცვის მოქმედების დენი, A - 0.03...2.0
ფოტო 2. კვების ბლოკი
ელექტრომომარაგების აღწერა
რეგულირებადი ძაბვის სტაბილიზატორი აწყობილია DA1.1 ოპერაციულ გამაძლიერებელზე. გამაძლიერებლის შეყვანა (პინი 3) იღებს საცნობარო ძაბვას ცვლადი რეზისტორის R2 ძრავიდან, რომლის სტაბილურობას უზრუნველყოფს ზენერის დიოდი VD1, ხოლო ინვერსიული შეყვანა (პინი 2) იღებს ძაბვას VT1 ტრანზისტორის ემიტერიდან. R10R7 ძაბვის გამყოფის მეშვეობით. ცვლადი რეზისტორი R2-ის გამოყენებით შეგიძლიათ შეცვალოთ კვების წყაროს გამომავალი ძაბვა.
ჭარბი დენის დამცავი განყოფილება დამზადებულია DA1.2 ოპერაციულ გამაძლიერებელზე; ის ადარებს ძაბვებს op-amp შეყვანებზე. შემავალი 5 რეზისტორი R14-ის მეშვეობით იღებს ძაბვას დატვირთვის დენის სენსორიდან - რეზისტორი R13. ინვერსიული შეყვანა (პინი 6) იღებს საცნობარო ძაბვას, რომლის სტაბილურობას უზრუნველყოფს დიოდი VD2 სტაბილიზაციის ძაბვით დაახლოებით 0,6 ვ.
სანამ R13 რეზისტორზე დატვირთვის დენით შექმნილი ძაბვის ვარდნა სამაგალითო მნიშვნელობაზე ნაკლებია, op-amp DA1.2-ის გამოსავალზე (პინი 7) ძაბვა ახლოს არის ნულთან. თუ დატვირთვის დენი გადააჭარბებს დასაშვებ დადგენილ დონეს, ძაბვა დენის სენსორზე გაიზრდება და ძაბვა op-amp DA1.2 გამომავალზე გაიზრდება თითქმის მიწოდების ძაბვამდე. ამავდროულად, HL1 LED ჩაირთვება, რაც მიანიშნებს სიჭარბის შესახებ და VT2 ტრანზისტორი გაიხსნება, რომელიც შუნტირებს VD1 ზენერის დიოდს რეზისტორი R12-ით. შედეგად, ტრანზისტორი VT1 დაიხურება, ელექტრომომარაგების გამომავალი ძაბვა შემცირდება თითქმის ნულამდე და დატვირთვა გამოირთვება. დატვირთვის ჩასართავად საჭიროა დააჭიროთ SA1 ღილაკს. დაცვის დონე რეგულირდება R5 ცვლადი რეზისტორის გამოყენებით.
PSU წარმოება
1. ელექტრომომარაგების საფუძველი და მისი გამომავალი მახასიათებლები განისაზღვრება დენის წყაროთი - გამოყენებული ტრანსფორმატორით. ჩემს შემთხვევაში გამოყენებული იყო ტოროიდული ტრანსფორმატორი სარეცხი მანქანიდან. ტრანსფორმატორს აქვს ორი გამომავალი გრაგნილი 8 ვ და 15 ვ. ორივე გრაგნილის სერიაში შეერთებით და გამსწორებელი ხიდის დამატებით ხელთ არსებული საშუალო სიმძლავრის დიოდების KD202M გამოყენებით, მივიღე მუდმივი ძაბვის წყარო 23V, 2A ელექტრომომარაგებისთვის.
ფოტო 3. ტრანსფორმატორი და გამსწორებელი ხიდი.
2. კვების წყაროს კიდევ ერთი განმსაზღვრელი ნაწილია მოწყობილობის კორპუსი. ამ შემთხვევაში გამოიყენებოდა ავტოფარეხში ჩამოკიდებული საბავშვო სლაიდ პროექტორი. ჭარბი ამოღებით და წინა ნაწილში ხვრელების დამუშავებით საჩვენებელი მიკროამმეტრის დასაყენებლად, მიიღება ცარიელი კვების ბლოკი.
ფოტო 4. PSU სხეულის ცარიელი
3. ელექტრონული წრე დამონტაჟებულია უნივერსალურ სამონტაჟო ფირფიტაზე ზომით 45 x 65 მმ. დაფაზე ნაწილების განლაგება დამოკიდებულია ფერმაში ნაპოვნი კომპონენტების ზომებზე. R6 რეზისტორების (სამუშაო დენის დაყენება) და R10 (მაქსიმალური გამომავალი ძაბვის შეზღუდვის) ნაცვლად, დაფაზე დამონტაჟებულია 1,5-ჯერ გაზრდილი მნიშვნელობის მქონე რეზისტორები. ელექტრომომარაგების დაყენების შემდეგ, ისინი შეიძლება შეიცვალოს მუდმივი.
ფოტო 5. მიკროსქემის დაფა
4. ელექტრონული მიკროსქემის დაფის და დისტანციური ელემენტების სრულად აწყობა გამომავალი პარამეტრების შესამოწმებლად, დაყენებისა და რეგულირებისთვის.
ფოტო 6. კვების ბლოკი
5. შუნტის და დამატებითი წინაღობის დამზადება და რეგულირება მიკროამმეტრის ამპერმეტრად ან ელექტრომომარაგების ვოლტმეტრად გამოსაყენებლად. დამატებითი წინააღმდეგობა შედგება მუდმივი და დამსხვრეული რეზისტორებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში (სურათი ზემოთ). შუნტი (ქვემოთ სურათზე) შედის ძირითადი დენის წრეში და შედგება დაბალი წინააღმდეგობის მქონე მავთულისგან. მავთულის ზომა განისაზღვრება მაქსიმალური გამომავალი დენით. დენის გაზომვისას მოწყობილობა დაკავშირებულია შუნტის პარალელურად.
ფოტო 7. მიკროამმეტრი, შუნტი და დამატებითი წინააღმდეგობა
შუნტის სიგრძისა და დამატებითი წინააღმდეგობის მნიშვნელობის რეგულირება ხორციელდება მოწყობილობასთან შესაბამისი შეერთებით მულტიმეტრის გამოყენებით შესაბამისობის კონტროლით. მოწყობილობა გადართულია ამმეტრის/ვოლტმეტრის რეჟიმში გადამრთველის გამოყენებით სქემის მიხედვით:
ფოტო 8. მართვის რეჟიმის გადართვის დიაგრამა
6. კვების ბლოკის წინა პანელის მარკირება და დამუშავება, დისტანციური ნაწილების მონტაჟი. ამ ვერსიაში, წინა პანელი მოიცავს მიკროამმეტრს (გადამრთველი A/V მართვის რეჟიმის გადართვის მოწყობილობის მარჯვნივ), გამომავალი ტერმინალები, ძაბვის და დენის რეგულატორები და მუშაობის რეჟიმის ინდიკატორები. დანაკარგების შესამცირებლად და ხშირი გამოყენების გამო, დამატებით არის გათვალისწინებული ცალკე სტაბილიზირებული 5 ვ გამომავალი. რატომ მიეწოდება ძაბვა 8 ვ სატრანსფორმატორო გრაგნილიდან მეორე გამსწორებელ ხიდზე და ტიპიურ 7805 წრეში ჩაშენებული დაცვით.
ფოტო 9. წინა პანელი
7. PSU შეკრება. ელექტრომომარაგების ყველა ელემენტი დამონტაჟებულია კორპუსში. ამ განსახიერებაში, საკონტროლო ტრანზისტორი VT1-ის რადიატორი არის ალუმინის ფირფიტა 5 მმ სისქით, ფიქსირდება კორპუსის საფარის ზედა ნაწილში, რომელიც ემსახურება როგორც დამატებით რადიატორს. ტრანზისტორი ფიქსირდება რადიატორზე ელექტრო საიზოლაციო შუასადებების საშუალებით.
ბევრ ხელნაკეთ ერთეულს აქვს მინუსი, რომ არ აქვს დაცვა დენის საპირისპირო პოლარობისგან. გამოცდილმა ადამიანმაც კი შეიძლება უნებურად აირიოს ელექტრომომარაგების პოლარობა. და დიდია ალბათობა იმისა, რომ ამის შემდეგ დამტენი გამოუსადეგარი გახდება.
ამ სტატიაში განიხილება საპირისპირო პოლარობის დაცვის 3 ვარიანტი, რომლებიც მუშაობენ უნაკლოდ და არ საჭიროებენ არანაირ კორექტირებას.
ვარიანტი 1
ეს დაცვა ყველაზე მარტივია და განსხვავდება მსგავსისგან იმით, რომ არ იყენებს ტრანზისტორებს ან მიკროსქემებს. რელეები, დიოდური იზოლაცია - ეს არის მისი ყველა კომპონენტი.
სქემა მუშაობს შემდეგნაირად. წრეში მინუსი საერთოა, ამიტომ განიხილება დადებითი წრე.
თუ ბატარეა არ არის დაკავშირებული შეყვანთან, რელე ღია მდგომარეობაშია. ბატარეის მიერთებისას პლიუსი დიოდის VD2-ით მიეწოდება რელეს გრაგნილს, რის შედეგადაც რელეს კონტაქტი იხურება და ძირითადი დამტენი დენი მიედინება ბატარეაში.
ამავდროულად, მწვანე LED ინდიკატორი ანათებს, რაც მიუთითებს, რომ კავშირი სწორია.
და თუ ახლა ამოიღებთ ბატარეას, მაშინ მიკროსქემის გამომავალზე იქნება ძაბვა, რადგან დამტენიდან დენი გააგრძელებს დინებას VD2 დიოდის გავლით სარელეო გრაგნილამდე.
თუ კავშირის პოლარობა შეცვლილია, VD2 დიოდი ჩაიკეტება და რელეს გრაგნილს ელექტროენერგია არ მიეწოდება. რელე არ იმუშავებს.
ამ შემთხვევაში, წითელი LED აანთებს, რომელიც განზრახ არასწორად არის დაკავშირებული. ეს მიუთითებს, რომ ბატარეის კავშირის პოლარობა არასწორია.
დიოდი VD1 იცავს წრეს თვითინდუქციისგან, რაც ხდება რელეს გამორთვისას.
თუ ასეთი დაცვა შემოღებულია , ღირს 12 ვ რელეს აღება. რელეს დასაშვები დენი დამოკიდებულია მხოლოდ სიმძლავრეზე . საშუალოდ, ღირს 15-20 A რელეს გამოყენება.
ამ სქემას ჯერ კიდევ არ აქვს ანალოგი მრავალი თვალსაზრისით. ის ერთდროულად იცავს დენის შებრუნებისა და მოკლე ჩართვისგან.
ამ სქემის მუშაობის პრინციპი შემდეგია. ნორმალური მუშაობის დროს, ელექტროენერგიის წყაროდან პლიუსი LED-ით და რეზისტორი R9 ხსნის საველე ეფექტის ტრანზისტორს, ხოლო მინუსი "ველის გადამრთველის" ღია შეერთების საშუალებით მიდის მიკროსქემის გამომავალზე ბატარეამდე.
როდესაც ხდება პოლარობის შეცვლა ან მოკლე ჩართვა, დენი წრეში მკვეთრად იზრდება, რის შედეგადაც ძაბვის ვარდნა ხდება "ველის გადამრთველზე" და შუნტზე. ძაბვის ეს ვარდნა საკმარისია დაბალი სიმძლავრის ტრანზისტორი VT2-ის გასააქტიურებლად. გახსნისას ეს უკანასკნელი ხურავს საველე ეფექტის ტრანზისტორს, ხურავს კარიბჭეს მიწასთან. ამავდროულად, LED ანათებს, რადგან მისთვის ენერგია უზრუნველყოფილია ტრანზისტორი VT2-ის ღია შეერთებით.
მაღალი რეაგირების სიჩქარის გამო, ეს წრე გარანტირებულია დაცვაში გამომავალი ნებისმიერი პრობლემისთვის.
წრე ძალიან საიმედოა ექსპლუატაციაში და შეიძლება დარჩეს დაცულ მდგომარეობაში განუსაზღვრელი ვადით.
ეს არის განსაკუთრებით მარტივი წრე, რომელსაც ძნელად შეიძლება ეწოდოს წრე, რადგან ის იყენებს მხოლოდ 2 კომპონენტს. ეს არის ძლიერი დიოდი და დაუკრავენ. ეს ვარიანტი საკმაოდ სიცოცხლისუნარიანია და სამრეწველო მასშტაბითაც კი გამოიყენება.
დამტენიდან ენერგია ბატარეას მიეწოდება დამტენის საშუალებით. დაუკრავენ შეირჩევა მაქსიმალური დატენვის დენის საფუძველზე. მაგალითად, თუ დენი არის 10 A, მაშინ საჭიროა 12-15 A დაუკრავენ.
დიოდი დაკავშირებულია პარალელურად და იკეტება ნორმალური მუშაობის დროს. მაგრამ თუ პოლარობა შეცვლილია, დიოდი გაიხსნება და მოხდება მოკლე ჩართვა.
და დაუკრავენ ამ წრეში სუსტი რგოლია, რომელიც იმავე მომენტში დაიწვება. ამის შემდეგ მოგიწევთ მისი შეცვლა.
დიოდი უნდა შეირჩეს მონაცემთა ცხრილის მიხედვით, იმის საფუძველზე, რომ მისი მაქსიმალური მოკლევადიანი დენი რამდენჯერმე აღემატებოდა დაუკრავენ წვის დენს.
ეს სქემა არ უზრუნველყოფს 100% დაცვას, რადგან იყო შემთხვევები, როდესაც დამტენი უფრო სწრაფად დაიწვა, ვიდრე დაუკრავენ.
ქვედა ხაზი
ეფექტურობის თვალსაზრისით, პირველი სქემა უკეთესია, ვიდრე სხვები. მაგრამ მრავალფეროვნებისა და რეაგირების სიჩქარის თვალსაზრისით, საუკეთესო ვარიანტია სქემა 2. ისე, მესამე ვარიანტი ხშირად გამოიყენება ინდუსტრიული მასშტაბით. ამ ტიპის დაცვა შეგიძლიათ ნახოთ, მაგალითად, ნებისმიერი მანქანის რადიოზე.
ყველა წრეს, გარდა უკანასკნელისა, აქვს თვითგანკურნების ფუნქცია, ანუ მუშაობა აღდგება მოკლე ჩართვის მოხსნის ან ბატარეის კავშირის პოლარობის შეცვლისთანავე.
Მიმაგრებული ფაილები:
როგორ გააკეთოთ მარტივი Power Bank საკუთარი ხელით: ხელნაკეთი ელექტრო ბანკის დიაგრამა
ეს არის მცირე უნივერსალური მოკლე ჩართვის დამცავი განყოფილება, რომელიც განკუთვნილია ქსელებში გამოსაყენებლად. ის სპეციალურად შექმნილია იმისთვის, რომ მოერგოს უმეტეს ელექტრომომარაგებას მათი მიკროსქემის გადაკეთების გარეშე. მიკროსქემის არსებობის მიუხედავად მიკროსქემის ჩართვა ძალიან ადვილი გასაგებია. შეინახეთ იგი თქვენს კომპიუტერში, რომ ნახოთ ის უკეთესი ზომით.
მიკროსქემის დასამაგრებლად დაგჭირდებათ:
- 1 - TL082 ორმაგი ოპ-გამაძლიერებელი
- 2 - 1n4148 დიოდი
- 1 - tip122 NPN ტრანზისტორი
- 1 - BC558 PNP ტრანზისტორი BC557, BC556
- 1 - რეზისტორი 2700 ohm
- 1 - 1000 ohm რეზისტორები
- 1-10 კომ რეზისტორი
- 1 - რეზისტორი 22 კომ
- 1 - პოტენციომეტრი 10 კომი
- 1 - კონდენსატორი 470 uF
- 1 - კონდენსატორი 1 μF
- 1 - ჩვეულებრივ დახურული გადამრთველი
- 1 - რელე მოდელი T74 "G5LA-14"
მიკროსქემის დაკავშირება კვების წყაროსთან
აქ დაბალი ღირებულების რეზისტორი უკავშირდება სერიულად ელექტრომომარაგების გამომავალს. მას შემდეგ რაც დენი დაიწყებს მასში გადინებას, იქნება მცირე ძაბვის ვარდნა და ჩვენ გამოვიყენებთ ამ ძაბვის ვარდნას იმის დასადგენად, არის თუ არა სიმძლავრე გადატვირთვის ან მოკლე ჩართვის შედეგი. ეს წრე ეფუძნება ოპერაციულ გამაძლიერებელს (op-amp), რომელიც შედის როგორც შედარებითი.
- თუ ძაბვა არაინვერსიულ გამომავალზე უფრო მაღალია, ვიდრე ინვერსიულ გამომავალზე, მაშინ გამომავალი დაყენებულია "მაღალ" დონეზე.
- თუ ძაბვა არაინვერსიულ გამომავალზე უფრო დაბალია, ვიდრე ინვერსიულ გამომავალზე, მაშინ გამომავალი დაყენებულია "დაბალ" დონეზე.
მართალია, ამას საერთო არაფერი აქვს ჩვეულებრივი მიკროსქემების ლოგიკურ 5 ვოლტ დონესთან. როდესაც ოპტიმალური გამაძლიერებელი არის "მაღალი", მისი გამომავალი ძალიან ახლოს იქნება მიწოდების ძაბვის პოზიტიურ პოტენციალთან, ასე რომ, თუ მიწოდება არის +12 ვ, "მაღალი" ახლოს იქნება +12 ვ. როდესაც ოპტიმალური გამაძლიერებელი "დაბალია". ", მისი გამომავალი იქნება თითქმის მინუს მიწოდების ძაბვა, შესაბამისად, ახლოს 0 ვ.
ოპ ამპერატორების შედარებად გამოყენებისას, როგორც წესი, გვაქვს შეყვანის სიგნალი და საცნობარო ძაბვა, რომ შევადაროთ შემავალი სიგნალი. ასე რომ, ჩვენ გვაქვს ცვლადი ძაბვის მქონე რეზისტორი, რომელიც განისაზღვრება მასში გამავალი დენის და საცნობარო ძაბვის მიხედვით. ეს რეზისტორი არის მიკროსქემის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილი. იგი სერიულად არის დაკავშირებული გამომავალ სიმძლავრესთან. თქვენ უნდა აირჩიოთ რეზისტორი, რომელსაც აქვს ძაბვის ვარდნა დაახლოებით 0,5-0,7 ვოლტი, როდესაც მასში გადის დენის გადატვირთვა. გადატვირთვის დენი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც დამცავი წრე მუშაობს და ხურავს დენის გამომავალს, რათა თავიდან აიცილოს მისი დაზიანება.
თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ რეზისტორი ოჰმის კანონის გამოყენებით. პირველი, რაც უნდა დადგინდეს, არის ელექტრომომარაგების ჭარბი დენი. ამისათვის თქვენ უნდა იცოდეთ ელექტრომომარაგების მაქსიმალური დასაშვები დენი.
ვთქვათ, თქვენი კვების წყაროს შეუძლია გამოსცეს 3 ამპერი (ელექტრომომარაგების ძაბვას მნიშვნელობა არ აქვს). ასე რომ, მივიღეთ P = 0.6 V / 3 A. P = 0.2 Ohm. შემდეგი რაც უნდა გააკეთოთ არის გამოთვალოთ ენერგიის გაფრქვევა ამ რეზისტორზე ფორმულის გამოყენებით: P=V*I. თუ ჩვენს ბოლო მაგალითს გამოვიყენებთ, მივიღებთ: P = 0.6 V * 3 A. P = 1.8 W - 3 ან 5 W რეზისტორი საკმარისზე მეტი იქნება.
იმისათვის, რომ წრე იმუშაოს, თქვენ დაგჭირდებათ მასზე ძაბვის გამოყენება, რომელიც შეიძლება იყოს 9-დან 15 ვ-მდე. დასაკალიბრებლად გამოიყენეთ ძაბვა op-amp-ის ინვერსიულ შეყვანაზე და ჩართოთ პოტენციომეტრი. ეს დაძაბულობა გაიზრდება ან შემცირდება იმისდა მიხედვით, თუ რა მიმართულებით აბრუნებთ მას. მნიშვნელობა უნდა დარეგულირდეს 0,6 ვოლტის შეყვანის საფეხურის მომატების მიხედვით (დაახლოებით 2,2-დან 3 ვოლტამდე, თუ თქვენი გამაძლიერებლის საფეხური ჩემია). ამ პროცედურას გარკვეული დრო სჭირდება და კალიბრაციის საუკეთესო მეთოდი არის მეცნიერული პოკის მეთოდი. შეიძლება დაგჭირდეთ პოტენციომეტრის დაყენება უფრო მაღალ ძაბვაზე, რათა დაცვა არ გაქრეს დატვირთვის პიკების დროს. ჩამოტვირთეთ პროექტის ფაილი.
დღეს ჩემი სტატია იქნება ექსკლუზიურად თეორიული ხასიათის, უფრო სწორად, არ შეიცავს "ტექნიკას", როგორც წინა სტატიებში, მაგრამ არ ინერვიულოთ - ის არ გახდა ნაკლებად სასარგებლო. ფაქტია, რომ ელექტრონული კომპონენტების დაცვის პრობლემა პირდაპირ გავლენას ახდენს მოწყობილობების საიმედოობაზე, მათ მომსახურების ხანგრძლივობაზე და, შესაბამისად, თქვენს მნიშვნელოვან კონკურენტულ უპირატესობაზე - პროდუქტის გრძელვადიანი გარანტიის მიწოდების შესაძლებლობა. დაცვის განხორციელება ეხება არა მხოლოდ ჩემს საყვარელ ენერგეტიკულ ელექტრონიკას, არამედ პრინციპში ნებისმიერ მოწყობილობას, ასე რომ, მაშინაც კი, თუ თქვენ ქმნით IoT ხელნაკეთობებს და გაქვთ მოკრძალებული 100 mA, თქვენ მაინც უნდა გესმოდეთ, როგორ უზრუნველყოთ თქვენი მოწყობილობის უპრობლემოდ მუშაობა. .
დენის დაცვა ან მოკლე ჩართვის (მოკლე ჩართვის) დაცვა ალბათ ყველაზე გავრცელებული ტიპის დაცვაა, რადგან ამ საკითხში უგულებელყოფა იწვევს დამღუპველ შედეგებს პირდაპირი გაგებით. მაგალითად, მე გთავაზობთ დაათვალიეროთ ძაბვის სტაბილიზატორი, რომელიც სევდიანი იყო მოკლე ჩართვის გამო:
დიაგნოზი აქ მარტივია - მოხდა შეცდომა სტაბილიზატორში და ულტრამაღალმა დენებმა დაიწყეს დინება წრეში; დაცვამ უნდა გამორთოთ მოწყობილობა, მაგრამ რაღაც შეცდა. სტატიის წაკითხვის შემდეგ, მეჩვენება, რომ თქვენ თავად შეძლებთ გამოიცნოთ რა პრობლემა შეიძლება იყოს.
რაც შეეხება თავად დატვირთვას... თუ თქვენ გაქვთ ასანთის კოლოფის ზომის ელექტრონული მოწყობილობა, ასეთი დინება არ არის, მაშინ არ იფიქროთ, რომ სტაბილიზატორივით სევდიანი ვერ გახდებით. რა თქმა უნდა, არ გსურთ დაწვათ 10-1000$ ჩიპების პაკეტები? თუ ასეა, მაშინ გეპატიჟებით გაეცნოთ მოკლე სქემებთან გამკლავების პრინციპებსა და მეთოდებს!
სტატიის მიზანი
მე ჩემს სტატიას ვამიზნებ იმ ადამიანებზე, ვისთვისაც ელექტრონიკა არის ჰობი და დამწყები დეველოპერები, ასე რომ, ყველაფერი გეტყვით „ერთი შეხედვით“, რათა უკეთ გავიგოთ რა ხდება. ვისაც აკადემიური შეხება უნდა, წადით და წაიკითხეთ ნებისმიერი საუნივერსიტეტო სახელმძღვანელო ელექტროტექნიკის შესახებ + ჰოროვიცის „კლასიკები“, ჰილის „სქემების დიზაინის ხელოვნება“.ცალკე, მინდა ვთქვა, რომ ყველა გამოსავალი იქნება აპარატურაზე დაფუძნებული, ანუ მიკროკონტროლერების და სხვა გარყვნილების გარეშე. ბოლო წლებში საკმაოდ მოდური გახდა პროგრამირება იქ, სადაც საჭიროა და სადაც არ არის საჭირო. მე ხშირად ვაკვირდები დენის "დაცვას", რომელიც ხორციელდება ADC ძაბვის უბრალოდ გაზომვით რაიმე arduino ან მიკროკონტროლერით და შემდეგ მოწყობილობები მაინც იშლება. კატეგორიულად გირჩევთ, იგივე არ გააკეთოთ! ამ პრობლემაზე უფრო დეტალურად მოგვიანებით ვისაუბრებ.
ცოტა მოკლე ჩართვის დენების შესახებ
იმისათვის, რომ დაიწყოთ დაცვის მეთოდების შემუშავება, ჯერ უნდა გესმოდეთ, რის წინააღმდეგ ვიბრძვით. რა არის "მოკლე ჩართვა"? აქ დაგვეხმარება ოჰმის საყვარელი კანონი; განიხილეთ იდეალური შემთხვევა:
Უბრალოდ? სინამდვილეში, ეს წრე თითქმის ნებისმიერი ელექტრონული მოწყობილობის ექვივალენტური წრეა, ანუ არის ენერგიის წყარო, რომელიც აწვდის მას დატვირთვას და ის თბება და აკეთებს ან არ აკეთებს სხვა რამეს.
მოდით შევთანხმდეთ, რომ წყაროს სიმძლავრე საშუალებას იძლევა, რომ ძაბვა იყოს მუდმივი, ანუ "არ დაიკლოს" რაიმე დატვირთვის ქვეშ. ნორმალური მუშაობის დროს წრეში მოქმედი დენი ტოლი იქნება:
ახლა წარმოიდგინეთ, რომ ძია ვასიამ ნათურისკენ მიმავალ მავთულს გასაღები დააგდო და ჩვენი დატვირთვა 100-ჯერ შემცირდა, ანუ R-ის ნაცვლად გახდა 0,01*R და მარტივი გამოთვლებით ვიღებთ დენს 100-ჯერ მეტს. თუ ნათურა მოიხმარდა 5A, მაშინ ახლა დატვირთვიდან დენი იქნება დაახლოებით 500A, რაც სავსებით საკმარისია ბიძია ვასიას გასაღების დასადნებლად. ახლა პატარა დასკვნა...
Მოკლე ჩართვა- დატვირთვის წინააღმდეგობის მნიშვნელოვანი შემცირება, რაც იწვევს წრეში დენის მნიშვნელოვან ზრდას.
უნდა გვესმოდეს, რომ მოკლე ჩართვის დენები, როგორც წესი, ასობით და ათასობით ჯერ აღემატება ნომინალურ დენს და ხანმოკლე პერიოდიც კი საკმარისია მოწყობილობის მარცხისთვის. აქ ალბათ ბევრს დაიმახსოვრებს ელექტრომექანიკური დამცავი მოწყობილობები („ავტომატური მოწყობილობები“ და სხვა), მაგრამ აქ ყველაფერი ძალიან პროზაულია... ჩვეულებრივ საყოფაცხოვრებო სოკეტს იცავს ამომრთველი ნომინალური დენით 16A, ანუ მოხდება გამორთვა. 6-7-ჯერ დენზე, რაც უკვე არის დაახლოებით 100A. ლეპტოპის კვების წყაროს აქვს დაახლოებით 100 ვტ სიმძლავრე, ანუ დენი 1A-ზე ნაკლებია. მაშინაც კი, თუ მოკლე ჩართვა მოხდება, მანქანა დიდხანს ვერ შეამჩნევს მას და გამორთავს დატვირთვას მხოლოდ მაშინ, როდესაც ყველაფერი უკვე დაიწვა. ეს უფრო ხანძარსაწინააღმდეგოა, ვიდრე აღჭურვილობის დაცვა.
ახლა გადავხედოთ კიდევ ერთ ხშირად შემხვედრ შემთხვევას - დენის მეშვეობით. მე მას ვაჩვენებ dc/dc კონვერტორის მაგალითზე სინქრონული ბუკის ტოპოლოგიით; ყველა MPPT კონტროლერი, ბევრი LED დრაივერი და მძლავრი DC/DC გადამყვანები დაფებზე აგებულია ზუსტად მასზე. მოდით შევხედოთ გადამყვანის წრეს:
დიაგრამა გვიჩვენებს გადაჭარბებული დენის ორ ვარიანტს: მწვანე გზა"კლასიკური" მოკლე ჩართვისთვის, როდესაც ხდება დატვირთვის წინააღმდეგობის დაქვეითება (მაგალითად, შედუღების შემდეგ გზებს შორის "სნოტი") და ნარინჯისფერი ბილიკი. როდის შეიძლება გადიოდეს დენი ნარინჯისფერ გზაზე? ვფიქრობ, ბევრმა იცის, რომ საველე ეფექტის ტრანზისტორის ღია არხის წინააღმდეგობა ძალიან მცირეა; თანამედროვე დაბალი ძაბვის ტრანზისტორებში ეს არის 1-10 mOhm. ახლა წარმოვიდგინოთ, რომ მაღალი დონის PWM ერთდროულად მოვიდა კლავიშებთან, ანუ ორივე ღილაკი გაიხსნა, "VCCIN - GND" წყაროსთვის ეს უდრის დატვირთვის დაკავშირებას დაახლოებით 2-20 mOhm წინააღმდეგობით! მოდით, გამოვიყენოთ ოჰმის დიდი და ძლიერი კანონი და მივიღოთ მიმდინარე მნიშვნელობა 250A-ზე მეტი, თუნდაც 5V დენის მიწოდებით! თუმცა არ ინერვიულოთ, არ იქნება ასეთი დენი - ბეჭდური მიკროსქემის დაფაზე კომპონენტები და გამტარები ადრე დაიწვება და არღვევს წრეს.
ეს შეცდომა ძალიან ხშირად ჩნდება ენერგოსისტემაში და განსაკუთრებით ენერგეტიკულ ელექტრონიკაში. ეს შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა მიზეზის გამო, მაგალითად, კონტროლის შეცდომების ან გრძელვადიანი გარდამავალი პროცესების გამო. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, თქვენს კონვერტორში "მკვდარი დროც" არ დაგვეხმარება.
მე ვფიქრობ, რომ პრობლემა ბევრი თქვენგანისთვის გასაგები და ნაცნობია, ახლა გასაგებია, თუ რა უნდა მოგვარდეს და რჩება მხოლოდ იმის გარკვევა, თუ როგორ. აი რაზე იქნება შემდეგი ამბავი.
მიმდინარე დაცვის მუშაობის პრინციპი
აქ თქვენ უნდა გამოიყენოთ ჩვეულებრივი ლოგიკა და ნახოთ მიზეზ-შედეგობრივი კავშირი:1) მთავარი პრობლემა არის დიდი დენი წრეში;
2) როგორ გავიგოთ რა მნიშვნელობა აქვს? -> გაზომე;
3) გაზომვა და მიღებული მნიშვნელობა -> შედარება მითითებულ მისაღებ მნიშვნელობასთან;
4) თუ მნიშვნელობა გადააჭარბებს -> გათიშეთ დატვირთვა მიმდინარე წყაროდან.
გაზომეთ დენი -> გაარკვიეთ გადააჭარბა თუ არა დასაშვებ დენს -> გათიშეთ დატვირთვააბსოლუტურად ნებისმიერი დაცვა, არა მხოლოდ მიმდინარე, აგებულია ამ გზით. იმისდა მიხედვით, თუ რა ფიზიკურ რაოდენობაზეა აგებული დაცვა, განხორციელების გზაზე წარმოიქმნება სხვადასხვა ტექნიკური პრობლემები და მათი გადაჭრის მეთოდები, მაგრამ არსი უცვლელია.
ახლა მე ვთავაზობ უსაფრთხოების მთელი ჯაჭვის გავლას და ყველა ტექნიკური პრობლემის გადაჭრას, რომელიც წარმოიქმნება. კარგი დაცვა არის დაცვა, რომელიც წინასწარ არის დაგეგმილი და მუშაობს. ეს ნიშნავს, რომ მოდელირების გარეშე არ შეგვიძლია, გამოვიყენებ პოპულარულ და უფასოს MultiSIM ლურჯი, რომლის პროპაგანდასაც აქტიურად უწევს Mouser. შეგიძლიათ გადმოწეროთ იქ - ბმული. ასევე წინასწარ ვიტყვი, რომ ამ სტატიის ფარგლებში არ ჩავუღრმავდები სქემებს და ამ ეტაპზე არასაჭირო ნივთებით ავავსებ თქვენს თავს, უბრალოდ იცოდეთ, რომ რეალურ აპარატურაში ყველაფერი ცოტა უფრო რთული იქნება.
მიმდინარე გაზომვა
ეს არის პირველი წერტილი ჩვენს ჯაჭვში და, ალბათ, ყველაზე მარტივი გასაგები. წრეში დენის გაზომვის რამდენიმე გზა არსებობს და თითოეულს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები; რომელი გამოიყენო კონკრეტულად თქვენს ამოცანაში, თქვენი გადასაწყვეტია. მე გეტყვით, ჩემი გამოცდილებიდან გამომდინარე, სწორედ ამ უპირატესობებსა და მინუსებზე. ზოგიერთი მათგანი „საერთოდ მიღებულია“, ზოგი კი ჩემი მსოფლმხედველობაა; გთხოვთ, გაითვალისწინოთ, რომ მე არც კი ვცდილობ რაიმე სახის ჭეშმარიტებად მოჩვენებას.1) მიმდინარე შუნტი. საფუძვლების საფუძველი "მუშაობს" იმავე დიდ და ძლიერ ოჰმის კანონზე. უმარტივესი, იაფი, სწრაფი და ზოგადად საუკეთესო მეთოდი, მაგრამ მთელი რიგი უარყოფითი მხარეებით:
ა) არ არის გალვანური იზოლაცია. თქვენ მოგიწევთ მისი დანერგვა ცალკე, მაგალითად, მაღალსიჩქარიანი ოპტოკუპლერის გამოყენებით. ამის განხორციელება რთული არ არის, მაგრამ საჭიროებს დამატებით ადგილს დაფაზე, გათიშულ dc/dc და სხვა კომპონენტებს, რომლებიც ფულს ხარჯავს და ამატებს საერთო ზომებს. მიუხედავად იმისა, რომ გალვანური იზოლაცია ყოველთვის არ არის საჭირო, რა თქმა უნდა.
ბ) მაღალი დინების დროს გლობალური დათბობა აჩქარებს. როგორც ადრე დავწერე, ეს ყველაფერი "მუშაობს" ოჰმის კანონზე, რაც ნიშნავს, რომ ის ათბობს და ათბობს ატმოსფეროს. ეს იწვევს ეფექტურობის დაქვეითებას და შუნტის გაგრილების აუცილებლობას. ამ მინუსის მინიმიზაციის საშუალება არსებობს - შემცირდეს შუნტის წინააღმდეგობა. სამწუხაროდ, მისი შემცირება უსასრულოდ და საერთოდ არ შეიძლება მე არ გირჩევთ მის შემცირებას 1 mOhm-ზე ნაკლებზე, თუ ჯერ კიდევ გაქვთ მცირე გამოცდილება, რადგან ჩნდება ჩარევის წინააღმდეგ ბრძოლის აუცილებლობა და იზრდება მოთხოვნები ბეჭდური მიკროსქემის დიზაინის ეტაპზე.
ჩემს მოწყობილობებში მომწონს ამ შუნტების გამოყენება PA2512FKF7W0R002E:
დენის გაზომვა ხდება შუნტზე ძაბვის ვარდნის გაზომვით, მაგალითად, როდესაც 30A დენი მიედინება შუნტზე, იქნება ვარდნა:
ანუ, როდესაც შუნტზე მივიღებთ 60 მვ ვარდნას, ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ მივაღწიეთ ლიმიტს და თუ ვარდნა კიდევ უფრო გაიზრდება, მაშინ დაგვჭირდება მოწყობილობის გამორთვა ან დატვირთვა. ახლა მოდით გამოვთვალოთ რამდენი სითბო გამოიყოფა ჩვენს შუნტზე:
ცოტა არა, არა? ეს პუნქტი გასათვალისწინებელია, რადგან ჩემი შუნტის მაქსიმალური სიმძლავრე არის 2 W და არ შეიძლება გადააჭარბოს და ასევე არ უნდა შეადუღოთ შუნტი დაბალი დნობის სამაგრით - შეიძლება ჩამოვარდეს, მეც ვნახე.
- გამოიყენეთ შუნტი, როდესაც გაქვთ მაღალი ძაბვა და არა ძალიან მაღალი დენები
- აკონტროლეთ შუნტის მიერ წარმოქმნილი სითბოს რაოდენობა
- გამოიყენეთ შუნტები, სადაც გჭირდებათ მაქსიმალური შესრულება
- გამოიყენეთ შუნტი მხოლოდ სპეციალური მასალისგან: კონსტანტანი, მანგანინი და სხვა
ა) იაფიმაგალითად, ACS712 და მსგავსი. უპირატესობებს შორის შემიძლია აღვნიშნო გამოყენების სიმარტივე და გალვანური იზოლაციის არსებობა, მაგრამ აქ მთავრდება უპირატესობები. მთავარი მინუსი არის უკიდურესად არასტაბილური ქცევა RF ჩარევის გავლენის ქვეშ. ნებისმიერი dc/dc ან ძლიერი რეაქტიული დატვირთვა არის ჩარევა, ანუ 90% შემთხვევაში ეს სენსორები გამოუსადეგარია, რადგან ისინი „გიჟდებიან“ და უფრო სწორად აჩვენებენ ამინდს მარსზე. მაგრამ ეს არ არის ტყუილად, რომ ისინი მზადდება?
არის თუ არა ისინი გალვანურად იზოლირებული და შეუძლიათ გაზომონ მაღალი დენები? დიახ. არ მოგწონთ ჩარევა? დიახაც. სად დავაყენოთ ისინი? მართალია, დაბალი პასუხისმგებლობის მონიტორინგის სისტემაში და ბატარეებიდან მიმდინარე მოხმარების გაზომვისთვის. მე მაქვს ისინი მზის ელექტროსადგურების ინვერტორებში და ქარის ელექტროსადგურებში ბატარეიდან მიმდინარე მოხმარების ხარისხობრივი შეფასებისთვის, რაც საშუალებას გაძლევთ გააგრძელოთ ბატარეების სიცოცხლის ციკლი. ეს სენსორები ასე გამოიყურება: 
ბ) ძვირი. მათ აქვთ იაფების ყველა უპირატესობა, მაგრამ არ აქვთ უარყოფითი მხარეები. ასეთი სენსორის მაგალითი LEM LTS 15-NP: 
რა გვაქვს შედეგად:
1) მაღალი შესრულება;
2) გალვანური იზოლაცია;
3) გამოყენების სიმარტივე;
4) დიდი გაზომილი დენები ძაბვის მიუხედავად;
5) გაზომვის მაღალი სიზუსტე;
6) "ბოროტი" EMP-ებიც კი არ ერევა მუშაობაში; იმოქმედებს სიზუსტეზე.
მაგრამ რა არის მაშინ უარყოფითი მხარე? ვინც ზემოთ ლინკი გახსნა აშკარად დაინახა - ეს ფასია. 18 დოლარი, კარლ! და თუნდაც 1000+ ცალი სერიისთვის ფასი 10$-ზე არ ჩამოვარდება და რეალური შესყიდვა იქნება $12-13. თქვენ არ შეგიძლიათ ამის დაყენება კვების ბლოკში რამდენიმე დოლარად, მაგრამ მე მინდა ეს ... შეჯამება:
ა) ეს არის პრინციპში საუკეთესო გამოსავალი დენის გაზომვისთვის, მაგრამ ძვირი;
ბ) გამოიყენეთ ეს სენსორები მძიმე სამუშაო პირობებში;
გ) გამოიყენეთ ეს სენსორები კრიტიკულ კომპონენტებში;
დ) გამოიყენეთ ისინი, თუ თქვენი მოწყობილობა ძვირი ღირს, მაგალითად, 5-10 კვტ UPS, სადაც აუცილებლად გაამართლებს თავს, რადგან მოწყობილობის ფასი რამდენიმე ათასი დოლარი იქნება.
3) დენის ტრანსფორმატორი. სტანდარტული გადაწყვეტა ბევრ მოწყობილობაში. არსებობს ორი მინუსი - ისინი არ მუშაობენ პირდაპირი დენით და აქვთ არაწრფივი მახასიათებლები. დადებითი - იაფი, საიმედო და შეგიძლიათ გაზომოთ უზარმაზარი დენები. სწორედ მიმდინარე ტრანსფორმატორებზეა აგებული ავტომატიზაციისა და დაცვის სისტემები RU-0.4, 6, 10, 35 კვ საწარმოებში და იქ ათასობით ამპერი საკმაოდ ნორმალურია.
მართალი გითხრათ, ვცდილობ არ გამოვიყენო ისინი, რადგან არ მომწონს, მაგრამ მაინც ვიყენებ სხვადასხვა საკონტროლო კაბინეტებში და სხვა AC სისტემებში, რადგან ისინი ღირს რამდენიმე დოლარი და უზრუნველყოფენ გალვანურ იზოლაციას და არა 15-20 დოლარის მსგავსად, როგორც LEM-ები, და ისინი შესანიშნავად ასრულებენ თავიანთ დავალებას 50 ჰც ქსელში. ისინი ჩვეულებრივ ასე გამოიყურებიან, მაგრამ ისინი ასევე ჩნდებიან ყველა სახის EFD ბირთვზე:
შესაძლოა, ჩვენ შეგვიძლია დავასრულოთ გაზომვის მიმდინარე მეთოდები. მთავარზე ვისაუბრე, მაგრამ რა თქმა უნდა არა ყველა. საკუთარი ჰორიზონტისა და ცოდნის გასაფართოვებლად, გირჩევთ, მინიმუმ დაგუგლოთ და დაათვალიეროთ სხვადასხვა სენსორები იმავე ციფრულზე.
გაზომილი ძაბვის ვარდნის მომატება
დაცვის სისტემის შემდგომი მშენებლობა დაფუძნებული იქნება შუნტზე, როგორც მიმდინარე სენსორზე. მოდით ავაშენოთ სისტემა ადრე გამოცხადებული მიმდინარე მნიშვნელობით 30A. შუნტზე ვიღებთ ვარდნას 60 მვ და აქ ჩნდება 2 ტექნიკური პრობლემა:ა) მოუხერხებელია 60 მვ ამპლიტუდის მქონე სიგნალის გაზომვა და შედარება. ADC-ებს ჩვეულებრივ აქვთ გაზომვის დიაპაზონი 3.3 ვ, ანუ 12 ბიტიანი სიმძლავრით ვიღებთ კვანტიზაციის საფეხურს:
ეს ნიშნავს, რომ 0-60 mV დიაპაზონისთვის, რომელიც შეესაბამება 0-30A-ს, მივიღებთ ნაბიჯების მცირე რაოდენობას:
ჩვენ აღმოვაჩენთ, რომ გაზომვის სიღრმე იქნება მხოლოდ:
ღირს იმის გაგება, რომ ეს იდეალიზებული ფიგურაა და სინამდვილეში ისინი ბევრჯერ უარესი იქნებიან, რადგან... თავად ADC-ს აქვს შეცდომა, განსაკუთრებით ნულის გარშემო. რა თქმა უნდა, ჩვენ არ გამოვიყენებთ ADC-ს დაცვისთვის, მაგრამ ჩვენ უნდა გავზომოთ დენი იმავე შუნტიდან, რომ ავაშენოთ კონტროლის სისტემა. აქ ამოცანა იყო მკაფიოდ ახსნა, მაგრამ ეს ასევე აქტუალურია შედარებისთვის, რომლებიც მიწისქვეშა პოტენციალის ზონაში (ჩვეულებრივ 0V) მუშაობენ ძალიან არასტაბილურად, თუნდაც რკინიგზამდე.
ბ) თუ გვინდა 60 მვ ამპლიტუდის სიგნალის გადატანა დაფაზე, მაშინ 5-10 სმ-ის შემდეგ აღარაფერი დარჩება ჩარევის გამო და მოკლე ჩართვის მომენტში ნამდვილად არ მოგვიწევს იმედი გქონდეთ, რადგან EMR კიდევ უფრო გაიზრდება. რა თქმა უნდა, თქვენ შეგიძლიათ ჩამოკიდოთ დამცავი წრე პირდაპირ შუნტის ფეხზე, მაგრამ ჩვენ არ მოვიშორებთ პირველ პრობლემას.
ამ პრობლემების გადასაჭრელად ჩვენ გვჭირდება ოპერატიული გამაძლიერებელი (op-amp). მე არ ვისაუბრებ იმაზე, თუ როგორ მუშაობს - თემა ადვილად იძებნება, მაგრამ ჩვენ ვისაუბრებთ კრიტიკულ პარამეტრებზე და op-amp-ის არჩევანზე. პირველი, მოდით განვსაზღვროთ სქემა. მე ვთქვი, რომ აქ რაიმე განსაკუთრებული სიკეთე არ იქნება, ასე რომ, მოდით დავფაროთ op-amp უარყოფითი გამოხმაურებით (NFB) და მივიღოთ გამაძლიერებელი ცნობილი მომატებით. ამ მოქმედების მოდელირებას გავაკეთებ MultiSIM-ში (სურათზე დაწკაპუნება შესაძლებელია):
შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ ფაილი სიმულაციისთვის სახლში - .
ძაბვის წყარო V2 მოქმედებს როგორც ჩვენი შუნტი, უფრო სწორად, ის ახდენს ძაბვის ვარდნის სიმულაციას მასზე. სიცხადისთვის, მე ავირჩიე ჩაშვების მნიშვნელობა 100 mV, ახლა ჩვენ გვჭირდება სიგნალის გაძლიერება, რომ გადავიტანოთ ის უფრო მოსახერხებელ ძაბვაზე, ჩვეულებრივ 1/2 და 2/3 V ref. ეს საშუალებას მოგცემთ მიიღოთ კვანტიზაციის საფეხურების დიდი რაოდენობა მიმდინარე დიაპაზონში + დატოვეთ ზღვარი გაზომვებისთვის, რათა შეაფასოთ რამდენად ცუდია ყველაფერი და გამოთვალოთ მიმდინარე აწევის დრო, ეს მნიშვნელოვანია კომპლექსური რეაქტიული დატვირთვის კონტროლის სისტემებში. მოგება ამ შემთხვევაში უდრის:
ამ გზით ჩვენ გვაქვს შესაძლებლობა გავაძლიეროთ ჩვენი სიგნალი საჭირო დონეზე. ახლა მოდით შევხედოთ რა პარამეტრებს უნდა მიაქციოთ ყურადღება:
- ოპერაციული გამაძლიერებელი უნდა იყოს სარკინიგზო რელსამდე, რათა ადეკვატურად გაუმკლავდეს სიგნალებს მიწის პოტენციალის მახლობლად (GND)
- ღირს op-amp-ის არჩევა გამომავალი სიგნალის მაღალი სიჩქარით. ჩემი საყვარელი OPA376-ისთვის ეს პარამეტრი არის 2V/µs, რაც საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ op-amp-ის მაქსიმალურ გამომავალ მნიშვნელობას, რომელიც ტოლია VCC 3.3V სულ რაღაც 2 μs-ში. ეს სიჩქარე სავსებით საკმარისია ნებისმიერი გადამყვანის ან დატვირთვისთვის 200 კჰც-მდე სიხშირით. ეს პარამეტრები უნდა იყოს გაგებული და ჩართული იყოს op-amp-ის არჩევისას, წინააღმდეგ შემთხვევაში არის შანსი დააყენოთ op-amp 10$-ად, სადაც საკმარისი იქნება $1-ის გამაძლიერებელი.
- op-amp-ის მიერ შერჩეული გამტარუნარიანობა უნდა იყოს მინიმუმ 10-ჯერ მეტი დატვირთვის გადართვის მაქსიმალური სიხშირეზე. ისევ მოძებნეთ „ოქროს საშუალო“ ფასი/ეფექტურობის თანაფარდობაში, ყველაფერი კარგია ზომიერად.
უსაფრთხოების სისტემას რეალიზმის დამატება
მოდით ახლა სიმულატორში დავამატოთ შუნტი, დატვირთვა, დენის წყარო და სხვა ატრიბუტები, რომლებიც ჩვენს მოდელს რეალობასთან დააახლოებენ. შედეგად მიღებული შედეგი ასე გამოიყურება (დააწკაპუნეთ სურათზე):
შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ სიმულაციური ფაილი MultiSIM-ისთვის - .
აქ უკვე ვხედავთ ჩვენს შუნტ R1-ს იგივე 2 mOhm წინააღმდეგობით, მე ავირჩიე დენის წყარო 310V (გასწორებული ქსელი) და დატვირთვა არის 10.2 Ohm რეზისტორი, რომელიც ისევ ოჰმის კანონის მიხედვით გვაძლევს დენს. :
როგორც ხედავთ, ადრე გამოთვლილი 60 მვ ეცემა შუნტზე და ჩვენ ვაძლიერებთ მას მომატებით:
გამოსავალზე ვიღებთ გაძლიერებულ სიგნალს 3.1 ვ ამპლიტუდით. დამეთანხმებით, შეგიძლიათ მიაწოდოთ იგი ADC-ს, შედარებისთვის და გადაათრიოთ იგი დაფაზე 20-40 მმ-ით ყოველგვარი შიშის ან სტაბილურობის გაუარესების გარეშე. ჩვენ გავაგრძელებთ მუშაობას ამ სიგნალით.
სიგნალების შედარება შედარების გამოყენებით
შემდარებელი- ეს არის წრე, რომელიც იღებს 2 სიგნალს, როგორც შეყვანა, და თუ სიგნალის ამპლიტუდა პირდაპირ შეყვანაზე (+) მეტია, ვიდრე შებრუნებულ შეყვანაზე (-), მაშინ გამომავალზე ჩნდება ჟურნალი. 1 (VCC). წინააღმდეგ შემთხვევაში შესვლა. 0 (GND).
ფორმალურად, ნებისმიერი op-amp შეიძლება ჩართოთ როგორც შედარებითი, მაგრამ ასეთი გადაწყვეტა შესრულების მახასიათებლების მიხედვით იქნება შედარებით დაბალი სიჩქარით და ფასი/შედეგის თანაფარდობით. ჩვენს შემთხვევაში, რაც უფრო მაღალია შესრულება, მით უფრო მაღალია ალბათობა იმისა, რომ დაცვას ექნება დრო იმუშაოს და შეინახოს მოწყობილობა. მე მომწონს შედარების გამოყენება, ისევ Texas Instruments-დან - LMV7271. რას უნდა მიაქციოთ ყურადღება:
- რეაგირების შეფერხება, ფაქტობრივად, სიჩქარის მთავარი შემზღუდველია. ზემოთ ნახსენები შედარებისთვის ეს დრო არის დაახლოებით 880 ns, რაც საკმაოდ სწრაფია და ბევრ ამოცანაში გარკვეულწილად ზედმეტია $2 ფასით და შეგიძლიათ აირჩიოთ უფრო ოპტიმალური შედარება.
- კიდევ ერთხელ გირჩევთ გამოიყენოთ რკინიგზის რელსის შედარება, წინააღმდეგ შემთხვევაში გამომავალი იქნება არა 5 ვ, არამედ ნაკლები. სიმულატორი დაგეხმარება ამის გადამოწმებაში; აირჩიე ისეთი რამ, რაც არ არის სარკინიგზო და ექსპერიმენტი. შედარების სიგნალი ჩვეულებრივ მიეწოდება დრაივერის წარუმატებლობის შეყვანას (SD) და კარგი იქნება, რომ იქ იყოს სტაბილური TTL სიგნალი.
- ამოირჩიეთ შედარება ბიძგ-გაყვანის გამომავალი გამომავლობით და არა ღია დრენაჟით და სხვა. ეს მოსახერხებელია და ჩვენ ვიწინასწარმეტყველეთ შესრულების მახასიათებლები გამოსავლისთვის
შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ ფაილი სიმულაციისთვის MultiSIM-ში - .
რა გვჭირდება... თუ დენი აჭარბებს 30A-ს, აუცილებელია, რომ კომპარატორის გამოსავალზე იყოს ლოგი. 0 (GND), ეს სიგნალი მიაწვდის დრაივერის SD ან EN შეყვანას და გამორთავს მას. ნორმალურ მდგომარეობაში, გამომავალი უნდა იყოს ჟურნალი. 1 (5V TTL) და ჩართეთ დენის გადამრთველის დრაივერი (მაგალითად, "ხალხური" IR2110 და ნაკლებად ძველი).
დავუბრუნდეთ ჩვენს ლოგიკას:
1) გავზომეთ დენი შუნტზე და მივიღეთ 56,4 მვ;
2) ჩვენ გავაძლიერეთ ჩვენი სიგნალი 50,78 კოეფიციენტით და მივიღეთ 2,88 ვ ოპ-ამპერ გამომავალზე;
3) ჩვენ ვიყენებთ საცნობარო სიგნალს, რომლითაც შევადარებთ შედარების პირდაპირ შეყვანას. ჩვენ დავაყენეთ იგი გამყოფის გამოყენებით R2-ზე და დავაყენეთ 3.1V-ზე - ეს შეესაბამება დაახლოებით 30A დენს. ეს რეზისტორი არეგულირებს დაცვის ზღურბლს!
4) ახლა ჩვენ ვიყენებთ სიგნალს op-amp გამომავალიდან შებრუნებულზე და ვადარებთ ორ სიგნალს: 3.1V > 2.88V. პირდაპირი შეყვანის დროს (+) ძაბვა უფრო მაღალია, ვიდრე შებრუნებული შეყვანისას (-), რაც ნიშნავს, რომ დენი არ არის გადაჭარბებული და გამომავალი არის ლოგი. 1 - დრაივერები მუშაობს, მაგრამ ჩვენი LED1 არ ანათებს.
ახლა ჩვენ გავზრდით დენს >30A მნიშვნელობამდე (გააბრუნეთ R8 და ვამცირებთ წინააღმდეგობას) და ვუყურებთ შედეგს (დაწკაპუნებით სურათზე):
მოდით გადავხედოთ პუნქტებს ჩვენი „ლოგიკიდან“:
1) გავზომეთ დენი შუნტზე და მივიღეთ 68,9 მვ;
2) ჩვენ გავაძლიერეთ ჩვენი სიგნალი 50,78 კოეფიციენტით და მივიღეთ 3,4 ვ ოპ-ამპერ გამომავალზე;
4) ახლა ჩვენ ვიყენებთ სიგნალს op-amp გამომავალიდან შებრუნებულზე და ვადარებთ ორ სიგნალს: 3.1V< 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 - драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.
რატომ აპარატურა?
ამ კითხვაზე პასუხი მარტივია - ნებისმიერი პროგრამირებადი გადაწყვეტა MK-ზე, გარე ADC-ით და ა.შ., შეიძლება უბრალოდ „გაყინოს“ და მაშინაც კი, თუ თქვენ ხართ საკმაოდ კომპეტენტური პროგრამული უზრუნველყოფის ავტორი და ჩართული გაქვთ დამკვირვებლის ტაიმერი და სხვა ანტიფრიზი. დაცვა - სანამ ეს ყველაფერი დამუშავების პროცესშია, თქვენი მოწყობილობა დაიწვება.აპარატურის დაცვა საშუალებას გაძლევთ განახორციელოთ სისტემა რამდენიმე მიკროწამში, ხოლო თუ ბიუჯეტი საშუალებას იძლევა, მაშინ 100-200 ns ფარგლებში, რაც ზოგადად საკმარისია ნებისმიერი ამოცანისთვის. ასევე, ტექნიკის დაცვა ვერ შეძლებს გაყინვას და დაზოგავს მოწყობილობას, თუნდაც რაიმე მიზეზით თქვენი კონტროლის მიკროკონტროლერი ან DSP გაყინული იყოს. დაცვა გამორთავს დრაივერს, თქვენი მართვის წრე ჩუმად გადაიტვირთება, შეამოწმებს აპარატურას და ან შეატყობინებს შეცდომას, მაგალითად, Modbus-ში, ან დაიწყებს, თუ ყველაფერი კარგადაა.
აქ უნდა აღინიშნოს, რომ სპეციალიზებულ კონტროლერებს დენის გადამყვანების მშენებლობისთვის აქვთ სპეციალური შეყვანა, რაც საშუალებას გაძლევთ გამორთოთ PWM სიგნალის წარმოქმნა აპარატურაში. მაგალითად, საყვარელ STM32-ს აქვს BKIN შეყვანა ამისათვის.
ცალკე, ღირს ისეთი რამის შესახებ, როგორიცაა CPLD. არსებითად, ეს არის მაღალსიჩქარიანი ლოგიკის ნაკრები და მისი საიმედოობა შედარებულია აპარატურულ გადაწყვეტასთან. სავსებით საღი აზრი იქნებოდა დაფაზე დადოთ პატარა CPLD და დანერგოთ მასში ტექნიკის დაცვა, სიკვდილის დრო და სხვა კეთილმოწყობა, თუ ვსაუბრობთ dc/dc ან რაიმე სახის საკონტროლო კაბინეტებზე. CPLD ხდის ამ გადაწყვეტას ძალიან მოქნილს და მოსახერხებელს.
ეპილოგი
ალბათ სულ ესაა. იმედი მაქვს მოგეწონათ ამ სტატიის წაკითხვა და ის მოგცემთ ახალ ცოდნას ან განაახლებს ძველს. ყოველთვის ეცადეთ წინასწარ იფიქროთ, რომელი მოდულები თქვენს მოწყობილობაში უნდა იყოს დანერგილი აპარატურაში და რომელი პროგრამულ უზრუნველყოფაში. ხშირად ტექნიკის დანერგვა უფრო მარტივია, ვიდრე პროგრამული უზრუნველყოფის დანერგვა, და ეს იწვევს დაზოგვას განვითარების დროს და, შესაბამისად, მის ღირებულებას.ტექნიკის გარეშე სტატიის ფორმატი ჩემთვის ახალია და მინდა გთხოვოთ გამოკითხვაში გამოხატოთ თქვენი აზრი.
გამოკითხვაში მონაწილეობა შეუძლიათ მხოლოდ დარეგისტრირებულ მომხმარებლებს. , გთხოვ.
ინტეგრირებული ჩართვა (IC) KR142EN12A არის კომპენსაციის ტიპის რეგულირებადი ძაბვის სტაბილიზატორი KT-28-2 პაკეტში, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დენის 1,5 A-მდე დენის მქონე მოწყობილობები 1,2...37 ვ ძაბვის დიაპაზონში. ამ ინტეგრირებულ სტაბილიზატორს აქვს თერმულად სტაბილური დაცვა დენის და გამომავალი მოკლე ჩართვის დაცვის შესაბამისად.
KR142EN12A IC-ზე დაყრდნობით, შეგიძლიათ ააწყოთ რეგულირებადი კვების წყარო, რომლის წრე (ტრანსფორმატორისა და დიოდური ხიდის გარეშე) ნაჩვენებია ნახ.2. გამოსწორებული შეყვანის ძაბვა მიეწოდება დიოდური ხიდიდან C1 კონდენსატორს. ტრანზისტორი VT2 და ჩიპი DA1 უნდა განთავსდეს რადიატორზე.
გამათბობელი ფარნაჟი DA1 ელექტრონულად არის დაკავშირებული პინ 2-თან, ასე რომ, თუ DAT და ტრანზისტორი VD2 განლაგებულია ერთსა და იმავე გამათბობელზე, მაშინ ისინი ერთმანეთისგან იზოლირებული უნდა იყვნენ.
ავტორის ვერსიაში DA1 დამონტაჟებულია ცალკე პატარა რადიატორზე, რომელიც გალვანურად არ არის დაკავშირებული რადიატორთან და ტრანზისტორ VT2-თან. გამათბობელი ჩიპის მიერ გაფანტული სიმძლავრე არ უნდა აღემატებოდეს 10 ვტ-ს. რეზისტორები R3 და R5 ქმნიან ძაბვის გამყოფს, რომელიც შედის სტაბილიზატორის საზომ ელემენტში. სტაბილიზირებული უარყოფითი ძაბვა -5 V მიეწოდება კონდენსატორს C2 და რეზისტორს R2-ს (გამოიყენება თერმულად მდგრადი წერტილის VD1-ის შესარჩევად). თავდაპირველ ვერსიაში ძაბვა მიეწოდება KTs407A დიოდური ხიდიდან და 79L05 სტაბილიზატორიდან, რომელიც იკვებება ცალკე. დენის ტრანსფორმატორის გრაგნილი.
მცველისთვისსტაბილიზატორის გამომავალი მიკროსქემის დახურვისგან საკმარისია ელექტროლიტური კონდენსატორის დაკავშირება მინიმუმ 10 μF სიმძლავრის მქონე რეზისტორი R3-ის პარალელურად და შუნტის რეზისტორი R5 KD521A დიოდით. ნაწილების მდებარეობა არ არის კრიტიკული, მაგრამ კარგი ტემპერატურის მდგრადობისთვის აუცილებელია შესაბამისი ტიპის რეზისტორების გამოყენება. ისინი უნდა განთავსდეს რაც შეიძლება შორს სითბოს წყაროებიდან. გამომავალი ძაბვის საერთო სტაბილურობა შედგება მრავალი ფაქტორისაგან და ჩვეულებრივ არ აღემატება 0,25%-ს დათბობის შემდეგ.
ჩართვის შემდეგდა მოწყობილობის დათბობა, მინიმალური გამომავალი ძაბვა 0 ვ დაყენებულია რეზისტორი Rao6-ით. რეზისტორები R2 ( ნახ.2) და რეზისტორი Rno6 ( ნახ.3) უნდა იყოს მრავალბრუნიანი ტრიმერები SP5 სერიიდან.
შესაძლებლობები KR142EN12A მიკროსქემის დენი შემოიფარგლება 1,5 ა-ით. ამჟამად იყიდება მიკროსქემები მსგავსი პარამეტრებით, მაგრამ განკუთვნილია დატვირთვის უფრო მაღალი დენისთვის, მაგალითად LM350 - 3 ა დენისთვის, LM338 - დენისთვის. 5 ა. ცოტა ხნის წინ გაყიდვაში გამოჩნდა იმპორტირებული მიკროსქემები LOW DROP სერიიდან (SD, DV, LT1083/1084/1085). ამ მიკროსქემებს შეუძლიათ იმუშაონ შემცირებული ძაბვით შეყვანასა და გამომავალს შორის (1... 1,3 ვ-მდე) და უზრუნველყონ სტაბილიზებული გამომავალი ძაბვა 1,25...30 ვ დიაპაზონში, დატვირთვის დენზე 7,5/5/3 ა. შესაბამისად . უახლოეს შიდა ანალოგს პარამეტრების თვალსაზრისით, ტიპი KR142EN22, აქვს მაქსიმალური სტაბილიზაციის დენი 7,5 ა. მაქსიმალური გამომავალი დენის დროს სტაბილიზაციის რეჟიმი გარანტირებულია მწარმოებლის მიერ შემავალი-გამომავალი ძაბვის მინიმუმ 1,5 ვ.. მიკროსქემები ასევე აქვს ჩაშენებული დაცვა დასაშვები მნიშვნელობის დატვირთვის ჭარბი დენისგან და კორპუსის გადახურებისგან თერმული დაცვა. ეს სტაბილიზატორები უზრუნველყოფენ გამომავალი ძაბვის არასტაბილურობას 0,05%/V, გამომავალი ძაბვის არასტაბილურობას, როდესაც გამომავალი დენი იცვლება 10 mA-დან მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე, რომელიც არ არის უარესი ვიდრე 0,1%/V. ჩართულია ნახ.4აჩვენებს ელექტრომომარაგების წრეს სახლის ლაბორატორიისთვის, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გააკეთოთ ტრანზისტორების VT1 და VT2 გარეშე, ნაჩვენებია ნახ.2.
DA1 KR142EN12A მიკროსქემის ნაცვლად გამოყენებული იქნა KR142EN22A მიკროსქემა. ეს არის რეგულირებადი სტაბილიზატორი დაბალი ძაბვის ვარდნით, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ დენი დატვირთვაში 7,5 A-მდე. მაგალითად, მიკროსქემზე მიწოდებული შემავალი ძაბვა არის Uin = 39 V, გამომავალი ძაბვა დატვირთვაზე Uout = 30 V, დენი დატვირთვის louf = 5 A, მაშინ მაქსიმალური სიმძლავრე, რომელიც იშლება მიკროსქემის მიერ დატვირთვის დროს არის 45 W. ელექტროლიტური კონდენსატორი C7 გამოიყენება მაღალი სიხშირეებზე გამომავალი წინაღობის შესამცირებლად, ასევე ამცირებს ხმაურის ძაბვას და აუმჯობესებს ტალღის გასწორებას. თუ ეს კონდენსატორი არის ტანტალი, მაშინ მისი ნომინალური სიმძლავრე უნდა იყოს მინიმუმ 22 μF, თუ ალუმინი - მინიმუმ 150 μF. საჭიროების შემთხვევაში, C7 კონდენსატორის ტევადობა შეიძლება გაიზარდოს. თუ ელექტროლიტური კონდენსატორი C7 მდებარეობს 155 მმ-ზე მეტ მანძილზე და დაკავშირებულია ელექტრომომარაგებასთან 1 მმ-ზე ნაკლები კვეთის მქონე მავთულით, მაშინ დამატებითი ელექტროლიტური კონდენსატორია მინიმუმ 10 μF სიმძლავრით. დაფაზე დამონტაჟებულია C7 კონდენსატორის პარალელურად, თავად მიკროსქემთან უფრო ახლოს. ფილტრის კონდენსატორის C1 ტევადობა შეიძლება განისაზღვროს დაახლოებით 2000 μF სიჩქარით გამომავალი დენის 1 ა-ზე (მინიმუმ 50 ვ ძაბვის დროს). 
გამომავალი ძაბვის ტემპერატურული დრიფტის შესამცირებლად, რეზისტორი R8 უნდა იყოს მავთულის ან ლითონის ფოლგა, ცდომილება არაუმეტეს 1%. რეზისტორი R7 არის იგივე ტიპის, რაც R8. თუ KS113A ზენერის დიოდი მიუწვდომელია, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნაჩვენები ერთეული ნახ.3.ავტორი საკმაოდ კმაყოფილია მოცემული დამცავი მიკროსქემის გადაწყვეტით, რადგან ის მუშაობს უნაკლოდ და გამოცდილია პრაქტიკაში. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი ელექტრომომარაგების დამცავი მიკროსქემის გადაწყვეტილებები, მაგალითად, შემოთავაზებული. ავტორის ვერსიაში, როდესაც რელე K1 ამოქმედდა, კონტაქტები K 1.1 დახურულია, მოკლედ შერთვის რეზისტორი R7 და ძაბვა კვების წყაროს გამომავალზე ხდება 0 ვ-ის ტოლი. კვების წყაროს დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა და მდებარეობა. ელემენტებიდან ნაჩვენებია ნახ. 5-ში, ელექტრომომარაგების გარეგნობა ნაჩვენებია სურ.6.
