DIY Überstromschutz - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Einführung

Als Anfänger in der Elektronik sind Sie bei der Stromversorgung Ihrer neu hergestellten Schaltungen ziemlich eingeschränkt. Nun, das wäre kein Problem, wenn Sie absolut keine Fehler machen. Aber seien wir ehrlich, es ist eine Seltenheit. Egal, ob Sie also einen Anschluss auf der Ausgangsseite Ihres ICs vermasseln oder die Polarität Ihres Kondensators vertauschen, es wird etwas zerstört, da Ihr Netzteil den Überstrom entsprechend der eingestellten Spannung abpumpt. Eine Lösung für dieses Problem ist die Verwendung eines variablen Tischnetzteils mit einer Strombegrenzungsfunktion, damit wir im Fehlerfall einen großen Stromfluss verhindern können, aber diese sind ziemlich teuer. Dies ist natürlich nicht verwendbar, wenn Sie ein batteriebetriebenes Projekt erstellen. In diesem Projekt zeige ich Ihnen, wie Sie einen einfachen Stromkreis erstellen, der zwischen Ihrer Stromquelle und Ihren Stromkreisen geschaltet wird und den Stromfluss unterbricht, wenn eine festgelegte Stromgrenze erreicht wird.

Schritt 1: Dinge, die Sie brauchen

2 x LM358P:

• 1 x Nicht-Latching-Relais 12VDC:
• 1 x 0,5 Ohm Zementwiderstand:
• 1 x Taktiler Schalter:
• 1 x grüne LED:
• 2 x 20k Ohm Widerstände:
• 1 x 10k Ohm variabler Widerstand:
• 1 x 1N4007 Diode:
• 2 x Terminal-Anschlüsse:
• 1 x IC-Sockel:

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Schritt 2: Arbeiten der Schaltung

Die erste Komponente, die wir für die Schaltungen benötigen, ist das Relais, das aus einer Spule und den Wechslerkontakten besteht, dh wenn keine Spannung an der Spule anliegt. Wenn mindestens 3,8 V an der Spule anliegen, öffnen/schließen die Kontakte. Jetzt können wir einen der Wechselkontakte verwenden, wenn kein Überstrom vorhanden ist, und die Kontakte öffnen, wenn er überstrom ist. In Reihe zur Spule wird ein NPN-Transistor sowie ein 1k Ohm Widerstand zwischen der Versorgungsspannung und der Basis des Transistors verwendet.

Wenn nun die Spannung an die Schaltung angelegt wird, fließt Strom durch den Transistor, der näher an der Kollektor-Emitter-Strecke beginnt. Daher wird die Spule erregt und die Kontakte sind geschlossen. Natürlich sollten wir nicht vergessen, die Flyback-Dioden hinzuzufügen, um die Überspannungen am Kollektor zu verhindern. Um optisch zu erkennen, dass kein Überstromproblem vorliegt, verwende ich lieber eine grüne LED mit einem Strombegrenzungswiderstand.

Um das Relais zu deaktivieren, wenn ein Problem auftritt, können wir einen zweiten NPN-Transistor an der Basis des ersten Transistors hinzufügen und die Kontakte würden sich öffnen, um den Überstrom zu erkennen. Allerdings brauchen wir einen niederohmigen Leistungswiderstand wie 0,5 Ohm 5-Watt-Widerstand. Durch einfaches Hinzufügen in Reihe zwischen der Versorgungsspannung und den ersten Relaiskontakten entsteht ein Spannungsabfall proportional zum fließenden Strom, aber da dieser Spannungsabfall eher gering ist, müssen wir zuerst einen Operationsverstärker in einer Differenzverstärkerkonfiguration verwenden.

Um eine größere Spannung zu erhalten, die wir mit diesem verstärkten Signal arbeiten können, wird es dann mit dem nicht invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers verbunden, dessen invertierender Eingang direkt mit dem Potentiometer verbunden ist. Durch Einstellen des Potentiometers können wir eine variable Referenzspannung erzeugen und da der Operationsverstärker als Komparator fungiert, wird sein Ausgang hochgezogen, wenn die Strommessspannung höher als die Referenzspannung ist. Dieser getriggerte Ausgang verbindet schließlich mit der Basis des zweiten Transistors über einen Widerstand in den Windungen des Relais sogar Überstrom.

Sobald das Relais nicht mehr aktiviert ist, nimmt der fließende Strom am Ausgang des Komparators ab und daher wird das Relais einmal aktiviert. Da aber beim Aktivieren des Relais der Überstrom wieder fließt, löst der Komparator erneut aus und der Zyklus wiederholt sich immer wieder. Um dies zu beheben, könnten wir wiederum einen Widerstand, einen Öffner und einen anderen noch unbenutzten Öffner des Relais in Reihe mit der Basis des zweiten Transistors schalten. Wenn nun eine Falte auftritt, wird das Relais immer noch ausgeschaltet, aber da der normalerweise geschlossene Kontakt des Relais jetzt offensichtlich geschlossen ist. Die Basis des Transistors wird immer noch auf die Versorgungsspannung gezogen, obwohl der Komparatorausgang auf diese Weise auf Low gesetzt wird. Das Relais bleibt gesperrt, bis der Tastschalter gedrückt wird und unterbricht damit den Basisstrom des zweiten Transistors, wodurch das Relais wieder aktiviert werden kann. Jetzt wissen wir also, wie die Schaltung funktioniert!

Schritt 3: Verbinden und testen

Nachdem Sie alle Komponenten in der Schaltung gemäß den Schaltplänen angeschlossen haben, ist es an der Zeit, die Schaltung zu testen und zu kalibrieren.

Hinweis: Durch eine falsche Einstellung der Referenzspannung unterbrechen diese Schaltungen den Stromfluss nicht, aber sobald wir die Referenzspannung auf einen geeigneten Wert absenken, unterbricht die Schaltung den Strom problemlos und lässt sich auch einfach per Taster wieder aktivieren.