Le fusible est un dispositif de protection essentiel pour de nombreux appareils électroniques. Ils surveillent simplement le courant consommé par le circuit / la charge et en cas de courant dangereux traversant le circuit, le fusible sautera de lui-même et empêchera ainsi la forme de charge / circuit d'être endommagée par ce courant élevé. Ce type de fusible est appelé fusible mécanique et il existe de nombreux types de fusibles tels que les fusibles à fusion rapide, à fusion lente, etc., mais ils souffrent d'un inconvénient commun. Lorsqu'un fusible est grillé, il doit être remplacé par le consommateur / opérateur pour que l'appareil fonctionne à nouveau normalement. C'est la raison pour laquelle de nombreux appareils électroniques anciens comme le grille-pain ou la bouilloire électrique avaient un fusible de rechange fourni avec le produit.
Pour surmonter cet inconvénient, la plupart des appareils électroniques modernes utilisent un fusible électronique. Un fusible électronique a le même objectif que celui d'un fusible mécanique, mais il ne nécessite aucun remplacement. Il a un interrupteur électronique d'alimentation à l'intérieur avec ferme et ouvre le circuit au besoin. Dans le cas improbable d'une panne, le commutateur ouvre le circuit et l'isole de l'alimentation, une fois que la condition favorable revient, le fusible peut être réinitialisé en cliquant simplement sur un bouton. Il n'y a aucun problème à acheter un fusible de valeur appropriée et à le remplacer par l'ancien. Intéressant non? !! Dans ce didacticiel, nous allons donc apprendre à construire un circuit de fusible électronique, comment il fonctionne et comment vous pouvez en utiliser un dans vos conceptions.
Schéma du circuit de fusible électronique:
Le schéma de circuit complet d'un circuit de fusible électronique est illustré ci-dessous. Comme le montre le circuit, il ne fait intervenir que quelques circuits et il est donc facile à construire et à mettre en œuvre dans nos conceptions.
Ici, le circuit est construit pour surveiller le courant de fonctionnement d'un moteur (LOAD), qui fonctionne sur 12V. Vous pouvez remplacer la charge par n'importe quel circuit dont vous essayez de surveiller le courant. La résistance R1 détermine la quantité de courant qui peut être autorisée à travers le circuit avant que le circuit ne réagisse pour un scénario de surintensité. Nous discuterons de la fonctionnalité de chaque composant et de la manière de choisir les valeurs en fonction de vos besoins.
Travail:
Le fonctionnement du circuit de fusible électronique peut être facilement compris en examinant le fonctionnement du SCR. Dans des conditions normales, l'utilisateur doit appuyer sur le bouton pour connecter la charge à l'alimentation électrique. Lorsque le bouton est enfoncé, la broche Gate du SCR est connectée à la tension source via une résistance 1K. Cela déclenchera le SCR et le fera ainsi fermer la connexion entre la cathode et la broche de l'anode. Une fois la connexion fermée, le courant commence à circuler de la source (+ 12V) à la charge à travers la broche anode-cathode du SCR.
Lorsque le bouton est relâché, le SCR reste allumé car il n'y a pas de circuit de commutation pour l'éteindre. Ainsi, le SCR est verrouillé à l'état ON et y reste jusqu'à ce que le courant circulant à travers il passe en dessous du courant de maintien du SCR.
Qu'entend-on par commutation dans les thyristors (SCR)?
Un thyristor une fois allumé par un signal ne s'éteindra pas de lui-même lorsque le signal est supprimé. Donc, pour éteindre un thyristor, nous avons besoin d'un circuit externe et ce circuit est appelé circuit de commutation. Le processus de mise en marche d'un thyristor en fournissant une impulsion de porte est appelé déclenchement et le processus de désactivation d'un thyristor est appelé commutation.
Qu'est-ce que le courant de maintien dans un thyristor (SCR)?
Le courant de maintien (ne le confondez pas avec le courant de verrouillage) est la valeur minimale du courant qui doit circuler à travers la broche d'anode et de cathode d'un thyristor pour le maintenir allumé. Si la valeur du courant atteint en dessous de cette valeur, le thyristor s'éteint de lui-même sans aucune commutation externe.
Le SCR utilisé dans notre circuit est le TYN612 qui a un courant de maintien maximal de 30 mA (reportez-vous à la fiche technique pour connaître la valeur), donc si le courant circulant à travers l'anode et la cathode devient inférieur à 30 mA, le SCR s'éteindra. Isolant ainsi la puissance de la charge.
La résistance R1 (0,2 ohms) et le transistor (2N2222A) jouent un rôle essentiel dans la désactivation du SCR. Dans des conditions normales, lorsque la charge (moteur) fonctionne, elle tire du courant à travers la résistance R1. Selon la loi d'Ohm, la chute de tension aux bornes de la résistance peut être calculée par
Tension aux bornes de la résistance = courant dans le circuit x valeur de la résistance
Ainsi, selon les formules, la chute de tension aux bornes de la résistance est directement proportionnelle au courant circulant dans les circuits. Au fur et à mesure que le courant augmente, la chute de tension aux bornes de la résistance augmente également, lorsque cette chute de tension dépasse la valeur de 0,7 V. Le transistor est activé, car la résistance est connectée directement à travers la broche de base et d'émetteur du transistor. Lorsque le transistor se ferme, le courant complet requis pour le circuit traverse momentanément le transistor pendant lequel le SCR est désactivé car le courant le traverse est passé en dessous du courant de maintien et la chute de tension à travers la résistance devient également 0V car aucun courant ne le traverse.. Enfin, le transistor et le SCR sont désactivés et la charge (moteur) est également isolée de l'alimentation électrique.Le travail complet est également illustré à l'aide de l'image GIF ci-dessous.
Un ampèremètre est placé à travers la résistance pour surveiller le courant circulant à travers la borne de cathode d'anode du SCR. Ce courant ne doit pas descendre en dessous du courant de maintien du SCR (le courant de maintien du SCR en simulation est de 5 mA), s'il passe en dessous de cette valeur, le SCR s'éteindra. Un voltmètre est également placé à travers la résistance de 150 ohms pour surveiller la tension à travers elle et vérifier si le transistor NPN est déclenché avant la fermeture du SCR.
Matériel:
Comme indiqué précédemment, ce circuit a un nombre minimum de composants, il implique un SCR, un transistor et quelques résistances. Par conséquent, il peut être facilement analysé en le construisant sur une maquette. Encore une fois, cela dépend de votre application. Si vous prévoyez quelque chose qui dépasse 2A, la maquette n'est pas recommandée. J'ai construit le circuit de fusible électronique sur une planche à pain et il ressemblait à quelque chose comme ça ci-dessous.
Comme vous pouvez le voir sur l'image, j'ai utilisé une bande de LED comme charge, vous pouvez utiliser une charge différente ou même connecter votre circuit qui doit être protégé. Pour connecter la charge à l'alimentation électrique, nous devons appuyer sur le bouton qui allumera le SCR. Notez également que j'ai utilisé une résistance de 2W 0,2 Ohm comme R2 car nous devons autoriser une grande valeur de courant, il est toujours important de prendre en compte la puissance nominale de cette résistance.
Comme je n'ai pas été en mesure de créer une condition de défaut en augmentant le courant nominal, j'ai réduit la tension pour créer un défaut et ainsi réduire le courant à travers le SCR. Alternativement, vous pouvez également court-circuiter la broche du collecteur émetteur du transistor avec un fil, ce qui fera passer le courant à travers le fil et non à travers le SCR et ainsi le SCR s'éteindra. Une fois le défaut fait et récupéré, le circuit peut à nouveau être allumé en appuyant simplement sur le bouton comme précédemment. Le fonctionnement complet du circuit est également montré dans la vidéo ci-dessous. J'espère que vous avez compris le circuit et que vous avez aimé l'apprendre. En cas de doute, n'hésitez pas à les publier dans la section commentaires ci-dessous ou à utiliser les forums pour obtenir de l'aide technique.
Limites:
Comme tout circuit, cela a également certaines limites. Si vous pensez que cela affectera votre conception, vous devriez trouver une alternative
- La totalité du courant de charge traverse la résistance R2, d'où une perte de puissance. Par conséquent, ce circuit n'est pas adapté aux applications fonctionnant sur batterie
- Le courant nominal pour lequel le fusible est conçu ne sera pas précis car chaque résistance variera peu et à mesure qu'elle vieillit, la propriété de la résistance changera également.
- Ce circuit ne réagira pas pour les courants de pointe soudains car le transistor a besoin d'un certain temps pour réagir aux changements.