Схема защиты от повышенного и пониженного питания, перегрева, кз.

Собранного устройство или приведённая схема — это полноценная схема защиты от повышенного или пониженного питания, короткого замыкания, перегрева и так далее…

Вся схема собрана на одном компараторе LM339, в ней четыре независимых канала.

Схема защиты от повышенного и пониженного питания, перегрева, кз.

Я на всякий случай напомню, что это универсальная система защиты, которую можно внедрить например в преобразователь 12-220, защита такого плана не даст преобразователю разрядить аккумулятор, также отключит инвертор, если питающее напряжение выше нормы, а также обеспечить термозащиту и защиту от коротких замыканий, если вдруг вы случайно замкнете выход инвертора.

Устройство на самом деле может быть любым, с успехом такую защиту можно внедрить например в зарядное устройство.

На плате у нас 4 индикаторных светодиода, которые показывают, что сработала одна из защит. Можно их подписать, в таком случае вы точно будете знать конкретно какая защита сработала, имеем также 4 подстроечных многооборотных резистора. С их помощью можно выставить пороги срабатывания защиты.

Как это работает?

На первых двух компараторах собрана защита от повышенного и пониженного питающего напряжения.

Вся суть схемы заключается в том, что на один из входов компаратора подано опорное напряжение со стабилитрона, на другой вход, через делитель подана часть напряжения, которое нужно контролировать, если оно выше или ниже опорного, компаратор моментально изменит состояние своего выхода, вследствие чего откроется маломощный транзистор, как следствие загорится светодиодный индикатор.

В коллекторную цепь транзистора можно подключить всё что угодно, например обмотку реле, либо мощный транзистор для управления более мощными нагрузками.

В случаи защиты от пониженного питания происходит точно то же самое, только на сей раз опорное напряжение подано на инверсный вход компаратора.

Система термозащиты также мало чем отличается от вышеуказанных, тут всё так же,

только один из резисторов делителя заменён на терморезистор или термистор.

Термистор на 10 килоом, то есть при нагреве он снижает своё начальное сопротивление,

это приводит к тому, что на не инверсном входе компаратора напряжение будет увеличиваться, то есть нарушится баланс между входами, как следствие произойдет изменения состояния выхода компаратора и срабатывание транзистора.

Следующая схема является защитой от коротких замыканий,

тут классический пример с применением датчика тока в лице низкоомного шунта,

притом обратите внимание на то, как подключен шунт, один его конец — масса питания, другой конец тоже масса только входная, именно сюда подключается например минус аккумулятора, а другой конец идёт к минусу инвертора например.

Если инвертор, ну или любое другое устройство, потребляет ток выше заданного предела, а его задают подстроечным резистором, то защита сработает.

Как мы знаем на участке цепи, в данном случае этим участком у нас является низкоомный шунт, при протекании тока будет образовываться определенное падение напряжения, которое зависит от тока в цепи и сопротивление шунта, чем больше ток и сопротивление, тем больше падение напряжения на шунте.

В данном случае также происходит сравнивание напряжений, на сей раз, опорное напряжение сравнивается с падением, которое образуется на шунте, ну а дальше вы знаете.)

Наладка…

Для полной наладки схемы вам понадобиться лабораторный источник питания, образцовой термометр с термопарой желательно, ну и датчик тока, в моем случае это шунт на 10 ампер и при протекании по нему тока в 10 ампер падение на шунте будет 75 милливольт, как правило большинство шунтов имеют именно такое падение, разница может быть только в расчетном токе.

Подключаем устройство к лабораторному блоку питания, первым подстроечным резистором необходимо выставить защиту от пониженного питания.

Для этого на лабораторном блоке питания выставим например девять с половиной вольт, медленно вращаем подстроечный резистор, до тех пор, пока светодиод не засветиться, тоже самое делаем в случае защиты от повышенного напряжения.

Например нам нужно чтобы защита сработала при 16 вольтах, на лабораторном блоке питания выставим эти 16 вольт, далее вращением подстроечного резистора добиваемся срабатывания светодиода.

В случае термозащиты нам понадобится любой источник тепла с возможностью регулировки температуры — это может быть утюг или что-то другое.

Стыкуем термопару образцового термометра и термистора от нашей защиты с нагреваемой поверхностью, греем поверхность до необходимой температуры при которой должна сработать защита, температуру отслеживаем термометром, далее вращением 3-его подстроечного резистора добиваемся активации светодиода.

В качестве источника тепла я использовал обычную сетевую лампу,

обмотал её алюминиевой фольгой и с помощью термоскотча прикрепил к фольге термистор от нашей схемы защиты и термопару от образцового прибора, последние должны находиться на максимально близком расстоянии друг от друга для минимизации разброса температуры.

Температуру регулировал латром, который попросту меняет напряжение на лампе, чем ярче светит лампа, тем больше тепла она излучает.

Защита от коротких замыканий.., тут важно заметить, что указанные в схеме резисторы и шунт подлежат подбору, всё зависит от ваших потребностей и выбранного шунта.

Если ток защиты нужен большой и шунт низкоомный, то увеличивается сопротивление резистора R21, для более точной подстройки его также можно заменить переменным резистором высокого сопротивления.

Для точной настройки этой защиты, желательно наличие реостата, либо электронной нагрузки, если ничего из этого под рукой нет, можно обойтись и мощными лампами или нихромовой спиралью.

Далее подключаем всё показанным образом.

Увеличиваем нагрузку до тех пор, пока в цепи не будет протекать ток при котором должна сработать защита, ток контролируется дополнительным амперметром или же изменением падения напряжения на шунте, а дальше по закону Ома можно понять какой ток протекает в цепи. Последний вариант в данном случае наиболее удобный, если добились необходимого тока просто вращайте 4-ый подстроечный резистор, до включения светодиода.

После настройки всех защит можно заклеить винты подстроечных резисторов, либо выпаять их, измерить полученное сопротивление и заменить двумя постоянными резисторами, но это если схему вы собираетесь внедрить в конкретное устройство и всё тщательно настроено.