Protezione Sovracorrente - semplice schema

[stefano830_1]

buongiorno a tutti, volevo realizzare un circuito da implementare nel mio alimentatore da laboratorio dove è già montato una protezione crowbar, l'alimentatore al massimo fornisce una tensione di 13.8V con una corrente di 5A, volevo implementare un circuito semplice in modo che quando il carico supera una soglia di corrente tarabile, minimo 2A massimo 4A mi interrompa l'alimentazione, questa protezione la volevo montare prima della crowbar in modo che quando interviene quest'ultima non salti il fusibile ma semplicemente intervenga la protezione per sovracorrente... avevo pensato di fare il tutto con una amplificatore operazionale come comparatore, che senta la caduta di tensione ai capi di un resistore R1 da 0.1ohm e che quando la corrente supera la soglia impostata con un trimmer l'A.O. commuti l'uscita per mandare alto un relè e disconettere il carico... appena il carico ritorna nella norma il relè riaggancia, mi piacerebbe se possibile e non troppo complesso che quando il relè sgancia ci resti e non si riagganci fino a quando non si preme un pulsante per il reset, ovviamente se è ancora presente l'assorbimento anomalo deve restare sganciato, il principio è quello degli switching per il pc, mi trovo in difficoltà nel calcolare i componenti e cerco un'aiuto, la parte a destra del tratteggio è la crowbar che già ho, ovviamente a monte di tutto ora c'è il classico fusibile... non ho messo valori allo schema e la parte inerente al pulsante di riarmo nel disegno, grazie a chi vorrà aiutarmi posto uno schemino semplice per capire meglio il tutto... grazie ancora

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[GiRock]

Operazionali Differenziali Comparatori con uscita Open Collector...

[Livio Orsini]

Due oservazioni generali.

1 - Come hai ipotizzato il circuito, in caso di sovracorrente, funzionerebbe come ....oscillatore. Infatti il comparatore interviene aprendo il circuito, il relè, come lo hai disegnato, ha un contatto NC che non appena la bobina è disalimentata si richiude riportando il circuito alle condizioni precedenti, con un nuovo intervento del comparatore...

DOvresti mantenere il comparatore ed il relè smepre alimentati, memorizzare l'intrvento della protezione ed intervenire con un reset manuale.

Inoltre, sempre come hai disegnato il circuito, hai buone probabilità di avere il transistor sempre pilotato, magari non saturato. DOvresti rivedere un poco la topologia circuitale.

Solitamente il resistore di shunt (R1) lo si inserisce in serie allo zero volt, proprio per facilitare la misura.

2 - Negli alimentatori da banco professionali si imposta una soglia di corrente che una volta raggiunta fa funzionare l'alimentatore come generatore di corrente costante. In altri termini riduce il valore di tensione per mantenere il valore di corrente entro la soglia prefissata.

3 - Come consiglato da GiRok invece del vecchio 741 sarebbe meglio usare l'altrettanto vecchio LM311, comparatore di tensione open collector, a singola/doppia alimentazione da 5V a 30V. Questo se insiti con il circuito a scatto.

Modificato: 13 luglio 2011 da Livio Orsini

[stefano830_1]

quindi se ho capitoi miglioramenti, lm311 al posto del 741, shunt sul negativo e relè che apre tra la protezione di sovracorrente e la crowbar, giusto? così facendo appena scatta la crowbar si blocca l'uscita, e dopo il reset se la corrente è ancora elevata o in caso di sovratensione scatta nuovamente, ma per la parte di circuitazione relativa come posso fare? non si potrebbe avere uno schemino? poi stavo pensando, il discorso del relè che non deve riagganciare... se mettessi un comparatore di corrente che legge lo shunt ed uno di tensione che legge un riferimento da uno zener? così se entrambi uno dei due comparatori sente una situazione anomala inibisce il relè che non riaggancia anche premendo il reset fino a che l'uscita non ritorna a valori normali... forse è più semplice, quindi due comparatori, uno di tensione ed uno di corrente che comandano con la loro uscita una or a due ingressi che a sua volta pilota un flip flop sul set aprendo il relè... la logica potrebbe essere questa ma non saprei proprio da dove partire...

[GiRock]

Prendi spunto da questo con le opportune modifiche: Protezione...

Come dice Livio, è sempre meglio avere la protezione alimentata separatamente per evitare strani comportamenti...

[tesla88]

Beh , ti racconto brevemente una mia esperienza ....

Qualche tempo fa decisi di fare un alimentatore da 12-14V con 20-30A per provare alcuni apparati di potenza , il circuito era basato su un LM723 (un IC vecchiotto , se devo essere sincero) e una quartina di 2N3055 (ok , lo stile è vintage ) , il 723 permette il controllo della corrente e in pratica va a limitare la corrente di uscita diminuendo la tensione (in pratica come ha detto giustamente Livio , superata la soglia di corrente diventa un generatore di corrente costante) ........la protezione funzionava anche ma non ero contento dato che non mi piaceva che in caso di guasto dell'apparato circolassero 20-30A ecco allora che ho avuto la tua stessa pensata , praticamente lo schema è simile anche se alimento il circuito da un'altra fonte e il reset non era automatico ma dopo un tempo sufficiente per scollegare il carico .....

Risultato? La protezione funziona anche troppo e appena colleghi un carico con un po' di corrente d'inserzione ecco che ti va in protezione ,infatti un qualsiasi amplificatore CAR assorbe anche più di 50A all'accensione .... l'unica soluzione poteva essere aumentare il tempo di risposta della protezione ma a questo punto la protezione era un po' vana.....

Quindi alla fine se vuoi un consiglio meglio usare un controllo in corrente limitando la tensione in uscita , è comunque efficace e nel caso di carichi con capacità elevata semplicemente l'alimentatore si "siede" un po' sull'accensione ma in pratica è lo stesso comportamento che avrebbe un accumulatore dato dalla resistenza interna....inoltre puoi sfruttare l'alimentatore anche come generatore a corrente costante per caricare le batterie o altre applicazioni simili.........

Per la cronaca nell'alimentatore che ho realizzato , ho rimesso la regolazione in corrente del LM723 e ho lasciato anche la protezione fatta da me ma aumentando il tempo di risposta e tarandola oltre i 30A dell'alimentatore , inoltre ho comunque un fusibile per sicurezza , calcolando che 4 2N3055 portano ciascuno 15A e quindi sono abbastanza tranquillo ..........

Ciao!

P.S: Per quanto riguarda il circuito mi pare critico il riferimento che dai all'invertente , infatti sarebbe meglio renderlo stabile con uno zener e poi usare un trimmer per regolare la tensione d'intervento.....

[stefano830_1]

la parte di regolazione della corrente è un buono spunto ma per il resto non mi è utile in quanto non ho bisogno di un alimentatore regolabile, l'uscita di 13.8V è fissa e già stabilizzata, non devo rifare nuovo l'alimentatore... mi serviva solo un circuito che fa da protezione al superamento della tensione in caso di fusione dei finali dell'alimentatore e ci ho montato la crowbar, ed ora mi serviva implementare una protezione in caso di superamento di una corrente, regolabile, e che stacchi il carico... ho capito il discorso di avere la protezione alimentata separatamente, infatti lo farò, un semplice 7809 per alimentare l'LM2903, riguardo a questo, come calcolo le resistenze per regolare la corrente? poi non capisco come funziona il reset? forse quando la tensione ai capi della r da 0.1 aumenta troppo il condensatore da 100nf si carica e fa scattare l'operazionale che interdice l'uscita e poi premendo il reset lo si scarica e quindi ritorna bassa l'uscita?

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se ho interpretato correttamente potrei fare una cosa del genere... se la crowbar si attiva per sovratensione e permane il problema scorre troppa corrente che

stacca il relè e disattiva la crowbar, non da tensione in uscita se non resetto il lo stesso in caso di sovracorrente... che dite?

al posto dell'LM2903 posso usare l'LM311? grazie a tutti

[GiRock]

E' Open Collector, quindi devi polarizzare anche l'uscita dell'operazionale, inoltre il relay lo piloti con un transistor con resistenza di base opportuna...

Essendo un Comparatore Differenziale, rileva la differenza tra gli ingressi comparandola con un riferimento preimpostabile da trimmer...

P.S. BLACK-OUT totale per 45 minuti, non so da voi ma qui piove e temporaleggia da 2 settimane in continuazione anche se fa abbasanza caldo...

[Livio Orsini]

E sì, lo confermano glia ggiornamenti telefonici di mio fratello e delle figlie.

Io, invece, sono costretto dalla solita noiosissima trasferta nel sud della Sicilia e si viaggia tra i 30C e i 35C con piacevole ventilazione pomeridiana serale; insomma una meraviglia!

Dopo l'inciso OT per far invidia al quasi paesano GiRock, torniamo al tema della discussione.

DOvessi farlo io, adotterei una soluzione come quella di Tesla/Andrea.

Limitatore ad intervento istantaneo e circuito a scatto con intervento ritardato, così da evitare comunque un inutile consumo elevato.

C'è anche un'altro metodo per rilevare la corrente sui regolatori. E' un po' sofisticato e non facile da mettere a punto ma è efficacissimo: misurare sia la Vbe dei finali che il Dv/dt della Vbe. E' il metodo usato per proteggere dal corto i finali Switching dei convertitori per motori, quando si unsano BJT.

[GiRock]

A riBLACK-OUT, oggi non smette più di piovere a dirotto...

Ti ho semplificato lo schemino, però non ho ancora avuto modo di provarlo, vale sempre la regola della tensione stabilizzata di riferimento, ma non usare un 7809, almeno il suo compare 7812...

LM311 ha lo strobe, mentre questi che ti ho messo no, LM393N lo puoi trovare più facilmente del LM2903...

Puoi giocare un pò sulla R3 al limite per i vari amperaggi, anche se così come lo vedi i range rientrano, se hai una BreadBoard è sempre meglio verificarne la validità ricercata...

[stefano830_1]

nei prossimi giorni la monto su basetta breadboard per le prove girock, ho modificato un po lo schema secondo i vari consigli anche di tesla e degli altri, ho implementato la crowbar sul circuito in ingresso che disattiva (credo) il relè in caso di sovratensione interdicendo il transistor in serie al primo... che dici? grazie

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[tesla88]

No , la protezione Crowbar (oltre a essere disegnata errata dato che manca lo zener che innesca l'SCR)va lasciata com'è altrimenti perde d'efficacia , pensa solo all'aumento del l'intervento legato al relè , inoltre aumentano le probabilità di guasto della protezione dato che hai aggiunto 2 transitor e un relè

Per la parte che fornisce il riferimento all'op amp , anche questa non è corretta , innanzitutto porre uno zener in parallelo all'alimentazione è da pazzi , io intendevo che tramite una resistenza che limita la corrente alimenti uno zener che ti fornmisce una tensione stabile indipendentemente dalla tensione di alimentazione , questa tensione di riferimento la mandi a un trimmer che avrà un polo verso questa tensione , il centrale verso l'invertente e l'altro estremo a massa , col trimmer regoli l'intervento della protezione . . .

Se dopo pranzo ho un po'di tempo do un occhio allo schema di Gio

Ciao!

[GiRock]

Olte quello segnalato da tesla, mi vuoi spiegare come compari una tensione che non arriva al volt con uno zener da 3.6V???

La frase era inerente ad una stabilizzazione del riferimento, non che lo zener servisse a tale scopo...

Inoltre non pilotare mai direttamente un transistor di quel tipo dall'uscita di un operazionale senza metterci almeno un diodo o una resistenza...

Adesso mi pare che tu sia un po troppo ottimista nell'apportare modifiche a caso, inoltre ti avevo avvisato che il mio schema non era completo, ovvero il riferimento va preso da uno stabilizzatore o dalla stessa alimentazione dell'operazionale che deve essere a parte...

Come giustamente più volte ribadito da tesla, questo tipo di protezione al suo limite visto la semplicità, con assorbimenti iniziali elevati scatta subito, quindi bisogna vedere se per l'uso che se ne farà in seguito sia anche la più appropriata...

[Livio Orsini]

Quello zener è candidato ad una morte prematura. (Lo stato d'animo inccavolato si riferisce allo zener )

Modificato: 14 luglio 2011 da Livio Orsini

[stefano830_1]

povero zener ho perso la resistenza in fase di disegno, e lo zener della crowbar... ho un pò rifatto il disegno, spero di non aver fatto un macello come nel precedente, per la parte del riferimento di tensione dovrebbe essere ok spero... ma per la parte del reset tramite il pulsante tra i punti 1 e 2 del mio schema come funziona? è giusta l'ipotesi fatta nel post sopra? ecco lo schema nuovo

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la protezione protegge dei circuiti per il posizionamento di un micromotore, ho provato anche in fase di spunto ed alla massima velocità e la corrente non va oltre i 3A mi sono tenuto un pò sopra (4A) proprio per essere sicuro che non intervenga a caso...

vi ringrazio per l'aiuto ed il tempo che mi dedicate

[Mirko Ceronti]

Sul principio suggerito dagli amici del Forum sulla limitazione di corrente che intervenga in caso di sovraccarico, io subito all'uscita dell'alimentatore prima di presentarne la tensione alle boccole del mobile, gli collegherei questo circuito

E poi l'uscita la manderei al carico.

Questo altro non è che un banale generatore di corrente costante, che se impostato a 4 Amper, inizierà a chiudere il rubinetto del Mos-Fet solo se si supera quella corrente di set-point.

Sotto a quel valore invece si avrà una lieve caduta di tensione data dallo shunt + la Vds.

Così di fronte ad un picco d assorbimento come quello di una lampada da automobile brutalmente presentata alle boccole di utilizzo, si vedrà flettere la tensione per limitare a 4 Amper lo spunto (soft-start) per poi riposizionarsi sulla tensione impostata a monte.

Se inserisci un condensatore scarico e di capacità esagerata, con la protezione impostata a qualche frazione di Amper, si assisterà alla carica in rampa lineare del condensatore medesimo.

Di fronte ad un cortocircuito invece, Mos-Fet farà da "facchino" limitando comunque la corrente massima al valore impostato dal trimmer (o potenziometro) multigiro.

E' solo uno schema di principio, elaborandolo un attimo si può inserire un Timer che superato un certo tempo in cui il sistema è in limite, stacca tutto.

Saluti

Mirko

[Livio Orsini]

Mirco forse il collegamento in uscita non è chiaro o ha qualche cosa di corretto (magari sono io non ancora sveglio )

[stefano830_1]

grazie anche a te mirco per il tuo contributo sempre presente ed importante quando sono a caccia di schemi o di idee, ieri ho montato e provato lo schema presentato da girock e funziona benissimo, provo a fare anche la modifica proposta da tesla per il riferimento tramite zener all'invertente, risparmierei uno stabilizzatore 7812 e metterei il solo zener con resistenza di limitazione per il riferimento all'invertente... stasera comunque lo collego volante all'alimentatore e provo se tutto funge anche con la crowbar ma non ho dubbi... intanto un doveroso ringraziamento a tutti per l'aiuto

[Mirko Ceronti]

Dunque Livio ho guardato e riguardato il circuito almeno 18 volte dopo la paura che mi hai fatto , ma.....non trovo l'errore, e quindi qui è probabile che stia dormendo io e di brutto anche.

Cercherò quindi di spiegare il mio ragionamento nel tentativo di...svegliarmi.

Questo circuito, altro non è che la riedizione di questo Link che feci per Luigi quando chiese un carico per mettere sotto test gli alimentatori

http://www.plcforum.it/forums2/index.php?s...=0entry414316

Ora da quel circuito originale, si può vedere che il Mosfet agisce appunto come generatore di corrente costante e fa da carico all'alimentatore sotto test.

Anche quando si surriscalda, lui corregge e compensa mantenendo quindi invariato l'assorbimento.

Anche se variamo la tensione in uscita dell'alimentatore sotto test, la corrente non cambia.

Io questo circuito ce l'ho, dentro ad un contenitore autocostruito con tanto di amperometro digitale, a mò di strumento di laboratorio, e debbo confessare che mi ci diverto un sacco.

La sua alimentazione è ovviamente separata da quella dell'alimentatore in uso a Stefano e da proteggere.

0-12 Volt DC ottenuti da un volgare 7812 che non son stato a disegnare.

Bene, ieri sera prima di postare, l'ho collegato come da figura all'uscita del mio alimentatore da laboratorio ("LX 343") puntato ad una tensione d'uscita di 14 Volt, e col potenziometro multigiro a corredo di questo "carico passivo a corrente costante" puntato al minimo, ho cortocircuitato le boccole che nel disegno illustrato su questo 3D, si vedono andare al carico (Load).

Poi, ho iniziato a ruotare il potenziometro multigiro (10K) del set-point di corrente, fino a che non ho letto sull'amperometro (posto in serie al Drain del Mos-Fet che su questo disegno non ho indicato) un valore pari a 4 Amper.

Quindi ho aperto il cortocircuito alle boccole d'uscita, e gli ho collegato vari carichi.

Questi risultavano alimentati sui 13 volt poco più, e tale rimaneva la tensione d'uscita fino a che io non eccedevo dai 4 Amper impostati all'inizio. Superato questo valore, si vede la Vdc-out (al carico) crollare per mantenere comunque e non oltre i 4 Amper.

In pratica non ho fatto che mettere dei carichi collegati in serie (a loro volta) a questo carico che si auto regola la corrente, e che quindi (essendo in serie agli utilizzatori) la autoregola anche ai carichi in serie ad esso, e cioè gliela limita al valore a cui esso è impostato.

Sottolineo (e forse è questo che non è chiaro e me ne scuso) che l'alimentazione di questo circuito limitatore proviene da un trasformatore da 10 VA a parte, e quindi è completamente separata da quella dell'alimentatore da proteggere.

Vengono poi accomunate tra l'uscita + che va al carico, e lo 0 Volt del circuito di regolazione.

Saluti

Mirko

Modificato: 15 luglio 2011 da Mirko Ceronti

[Mirko Ceronti]

Bene così allora, la mia voleva essere solo un'alternatva, ma procedi pure col circuito che hai già realizzato.

Saluti

Mirko

[stefano830_1]

si bhe intanto l'ho realizzato su breadboard, domani me lo sbroglio con eagle e faccio la basetta se riesco... la settimana prossima posto la foto del circuito finito bello anche il tuo circuito, me lo salvo e penso proprio lo farò con il timer come da te suggerito più avanti

Modificato: 15 luglio 2011 da stefano830_1

[Livio Orsini]

Mirco a me mancavano queste infomazioni.

Mi dispisace che hai riletto 18 volte lo schema, anche se repetita juvant 18 volte son tante.

Soluzione interessante la tua. Io solitamente, per limitare la corrente nei regolatori serie, agisco direttamente sul pilotaggio del regolatore. Ovviamente nel caso di regolatori non completamente integrati.

[Mirko Ceronti]

Tranquillo era solo un modo di dire, per sottolineare che se i conti non tornavano a Te, la cosa era a dir poco preoccupante!

Poi nel guardare e riguardare, mi sono accorto dell'omessa informazione che avrebbe potuto trarre in inganno un attento osservatore, e l'ho quindi evidenziata.

D'altronde un errore nel fare un disegno può sfuggire con una facilità vertiginosa, e quindi nulla di più probabile, e di più....antipatico.

Saluti

Mirko

[al8503]

meno male che questo accade anche a Voi, anch'io ero preoccupato e in effetti pareva tutto in corto se non fosse alimentato separatamente.

Comunque oltre a distinguerVi per la professionalità, Voi ma anche altri del forum, avete anche molta umiltà e piacere nel dialogare per i circuiti, che Vi distingue, cosa che molto facilmente manca tra gli utenti, specialmente in questi ultimi giorni.

A parte questa prefazione, i circuiti esposti sono decisamente da attuare.

Modificato: 15 luglio 2011 da al8503

[GiRock]

al8503 si vede che non conosci bene Mirko, io lo avevo subito intuito che l'alimentazione del circuito era separata dall'alimentatore da controllare, inoltre sono giorni che me parliamo sottolineando di tenerle separate per una maggiore efficacia...

Concordo con te solo sul fatto che molto spesso non si possa dialogare come si vorrebbe, ma questo è soprattutto dovuto alla confusione che si viene a generare con utenti o poco esperti o troppo frettolosi di concludere, avendo in mente solo il loro obiettivo che non è certo quello di perdere tempo con noi poveri mortali, stefano830_1 meritevole ed escluso dalla lista, inoltre in questi giorni il caldo non aiuta di certo su questo fronte...

Questa volta ho atteso un pò, ma mi complimento sempre e volentieri con Mirko dato che con poco riesce sempre ad ottenere circuiti pienamente efficaci senza abbondare in componentisctica ed utilizzandone di facilmente ricuperabile ...

stefano830_1 per queste cose c'è anche il 78L12 da 100mA come stabilizzatore, poi vedi tu come è meglio per la tua situazione...

P.S. Non dimentichiamoci della protezione sulla linea AC del prof. AndreA...