Akım ayarlı kısa devre koruması

[taydin]

Varolan güç kaynağına akım ayarlı bir kısa devre koruması için değişik devreler kullanılabilir. Burada akım ayarlı bir kısa devre koruması üzerinde duracağız. Ayarlanan akımın geçtiğini algılarsa, devre bir lojik çıkış üretecek. Bu lojik çıkış da akımı kesmek için kullanılabilir. Tam olarak akımın nasıl kesileceği uygulamaya göre değişir, o yüzden onun ayrıntısına girmeyeceğiz.

Proteus'da çizdiğim ve simulasyonunu yaptığım şu devre üzerinden gidelim

 

[taydin]

Bu devrede 30V DC girişi bir 7824 sabit çıkışlı regülatöre veriyoruz. Regülatör çıkışında da ayarlı bir yük var. Bu devre tek başına sabit 24V vermek için iş görür (Aşırı akım koruma gerekmiyorsa R1 şöntüne gerek yok)

 

[gokhan.ozdemir]

hocam Bu devre çok güzelde opamplar simetrik voltaj beslemesi yüzünden ekstra gerilim masrafı çıkartma diye düşünüyorum siz ne düşünüyorsunuz onun yerine bu daha basit gibi geldi bana

 

[taydin]

Aşırı akım koruması için ilk yapacağımız iş, akımın geçtiği hat üzerine, direnç değeri çok küçük bir şönt direnç koymak (R1). Bu direncin amacı, üzerinden geçen akıma göre değişen bir voltaj elde etmek.

Bu direnç üzerindeki voltajı önce bir fark yükseltecine veriyoruz (difference amplifier) (U2). Direncin iki ucundaki voltaj farkı, U2 nin çıkışında GND'ye göre bir voltaj seviyesine dönüşmüş oluyor. Eğer R1'den hiç akım geçmiyorsa, U2 çıkışı 0 olacak. Eğer R1'den X akımı geçiyorsa, U2 çıkışı bu akıma uygun bir +V[SUB]x[/SUB] voltajı olacak. Eğer R1 den 2X akımı geçiyorsa, U2 çıkışı +2V[SUB]x[/SUB] olacak.

U2 çıkışındaki voltajı, kazancı 10 olan bir eviren yükseltece veriyoruz. Böylece V[SUB]x[/SUB] değerini 10 ile çarpmış oluyoruz. Şönt direncin değeri düşük olduğu için üzerindeki voltaj düşük olacak. Bu 10 kazançlı yükseltecin amacı çalışabileceğimiz daha yüksek bir voltaj seviyesi elde etmek.

En sonunda U4 komparatörü ile de bu voltajı, RV1 ile ayarladığımız bir referans ile kıyaslıyoruz. Kıyaslama sonucuna göre de lamba ya yanıyor yada yanmıyor.

 

[taydin]

hocam Bu devre çok güzelde opamplar simetrik voltaj beslemesi yüzünden ekstra gerilim masrafı çıkartma diye düşünüyorum siz ne düşünüyorsunuz onun yerine bu daha basit gibi geldi bana
1228 eklentisine bak

Bu da güzel bir devre. Ama ayarlanan akım değerinin hassasiyeti açısından bu çok iyi randıman vermeyecektir çünkü tristörün turn on voltajı ısıya göre ve kullanılan spesifik komponentin kendisine göre değişecektir. Yaşlanmaya bağlı olarak da değişecektir.

Bu çizdiğim devrede simetrik voltaja gerek yok, çünkü şönt üzerindeki voltajın yönü hep aynı olacak. Ama VCC'den daha yüksek voltajlarla çalışan bir opamp gereklidir.

Buradaki gibi "high side current sensing" metodu ile aşırı akım kontrolünü yapan hazır entegreler var. Ama işte böyle hazır alıp da hap gibi kullanmadan önce içinde neler olup bittiğini öğrenmek lazım. İşte yukarıdaki devre bu amaca da hizmeti ediyor

 

[taydin]

Buradaki 10 kat kazanç sağlayan opamp kaldırılıp fark yükseltecinin 10 kat kazançlı çalışması da sağlanabilir. Ama ayrı bir kazanç katı olunca kalibrasyon amaçlı kazancı ayarlamak daha kolay oluyor. Fark yükseltecinde kazancı değiştirmek için dirençlerin çoğu değişmesi gerekiyor.

Bir de şu ayrıntı var: Çıkıştaki komparatör düz bir komparatör. Bunun yerine, histerezisli olan bir komparatör kullanmak lazım. Yoksa tam sınırlanan akıma çok yakın değerlerde akım çekiliyorsa, çıkışta çok hızlı on/off değişimler olur ve bunu istemeyiz.

 

[gokhan.ozdemir]

Simetrik besleme yoksa yapılabilirliği daha iyi tabi

 

[Esmadmrts]

Benim istediğim dc motora aşırı akım geldiğinde devrenin kesimine ihtiyacım var ve bu devreyi kullanmak istiyorum. Ama nasıl entegre edeceğim anlayamadım. Bu devre uygun mudur? @taydin hocam cevap verir misiniz size zahmet

 

[taydin]

Üstteki üç tane OPAMP'li yapıyı kullanman lazım. Motorun bağlantılarından birisine de seri bir şönt bağlaman lazım.

Burada şöntün, motorun şase tarafına mı yoksa Vcc tarafına mı bağlı olduğu önemli. Eğer şase tarafına bağlamazsan o zaman motorun besleme voltajı ile OPAMP girişine verilebilecek maksimum voltajı gözönünde bulundurman lazım.

En garantisi, rail to rail opamp kullanmak ve şöntü de şase tarafına bağlamak. Bu durumda opamp'ler tek besleme ile çalıştırılabilir.

 

[Esmadmrts]

Üstteki üç tane OPAMP'li yapıyı kullanman lazım. Motorun bağlantılarından birisine de seri bir şönt bağlaman lazım.

Burada şöntün, motorun şase tarafına mı yoksa Vcc tarafına mı bağlı olduğu önemli. Eğer şase tarafına bağlamazsan o zaman motorun besleme voltajı ile OPAMP girişine verilebilecek maksimum voltajı gözönünde bulundurman lazım.

En garantisi, rail to rail opamp kullanmak ve şöntü de şase tarafına bağlamak. Bu durumda opamp'ler tek besleme ile çalıştırılabilir.

Hocam buradaki regülatörün ne işe yaradığını anlamadım yani şöyle regülatör olmadan da işimi görür diye düşündüm. Yanlış mı düşünüyorum?

 

[taydin]

Oradaki regülatör ve yük, akım sınırlama devresinin çalışmasını simule etmek için var. Senin sistemde olmayacak onlar.

Senin sistemde sadece güç kaynağı, ona bağlı DC motor, ve motor bağlantılarının birisi üzerinde yer alan seri şönt direnç olacak. İstersen blok diyagram olarak çiz onun üzerinden konuşalım.

 

[TNA]

Timur Bey bu devredeki R1 şönt direnci motora bağlanılacak şönt direnci için bu ihtiyacı karşılamaz mı buna ek olarak aşırı akımda otomatik olarak akımı kesmesi için devreye röle nereye entegre edilebilir?

 

[taydin]

Evet R1 şönt direncimiz. Sizin motorun çektiği akıma göre bir seçim yapmanız lazım. Normal çekilen akımda şönt üzerinde fazla voltaj düşümü olmamalı, yoksa hem boşuna ısı kaybı olur hem de büyük güçlü pahalı şönt kullanmanız gerekir.

Röleyi de motora seri olarak bağlarsınız. Röleyi de doğru seçmeniz lazım. İstenen voltajda, istenen DC AKIMI anahtarlayabilecek röle olmalı. DC akımı anahtarlamak daha zordur.

 

[Altair]

Eger surekli akim degerini degistirmiyorsaniz LM317 ile daha kolay geliyor bana, cok ugrastirmiyor. Cikista kac mA isiyorsaniz R1'i ona gore degistirmeniz yetiyor. Surekli degisiklik yapmaya uygun degil tabii ama bir defa yapilip hep o ayarda kullanilacak devreler icin bu cozum en pratigi galiba.

 

[TNA]

Hocam merhaba ; ben burada yaptığınız çalışmayı aşağıda eklediğim devreye göre yaptım. Röle kullandım, fakat neden tetiklenmediğini anlamadım devrede hatalarımı göremiyorum opamp kısmı ve tetikleme kısmı ayrı ayrı doğru çalışıyor fakat her ikisi beraber çalıştığında doğru değil, istediğim sonucu elde edemiyorum hatta devre istediğimin tersinde çalışıyor . @taydin

 

[taydin]

Proje dosyasını da ekle ben de deneyeyim.

 

[TNA]

Proje dosyam ekte @taydin hocam.

 

[Altair]

Hocam merhaba ; ben burada yaptığınız çalışmayı aşağıda eklediğim devreye göre yaptım. Röle kullandım, fakat neden tetiklenmediğini anlamadım devrede hatalarımı göremiyorum opamp kısmı ve tetikleme kısmı ayrı ayrı doğru çalışıyor fakat her ikisi beraber çalıştığında doğru değil, istediğim sonucu elde edemiyorum hatta devre istediğimin tersinde çalışıyor . @taydin

Relay'in NO degil de NC ucunun kullanilmasi gerekmiyor muydu?

 

[taydin]

Şemada baya sorun var. Öncelikle 12V DC kaynak ters bağlı, onu düzelt. Sonra dirençler için spesifik üretici modelleri yerine jenerik RESISTOR kullan. Röle için de gene marka model değil de jenerik RELAY kullan. LM358 yerine de LM358N kullan, bunun doğru bir simulatör modeli var.

Bunun dışında röle yük akımını kestiği zaman, ikinbi bir kontakt ile kendi kendisini beslemesi lazım. Böylece aşırı akım durumunda röle çeker ve çekili kalır. Bunun yapmazsan devre osilasyona girer, akımı keser, geri açar, keser, geri açar ve sonunda röle titremekten bozulur.

Yukarıdaki değişiklikleri yap önce. Şu anda röleyi falan hiç bağlama, sadece opamp devresi olsun. Yükten geçen akım belli bir değere gelince opamp çıkış üretecek hale gelsin. Bu doğru çalıştıktan sonra mühürlemeli röle devresine bakalım.

 

[TNA]

Hocam çok teşekkür ederim hemen yanlışlarımı düzelteceğim ve atacağım. Çok teşekkür ederim