administrator
Приветствую, Самоделкины!
В этой статье подробно рассмотрим схему полноценной защиты как от пониженного и повышенного питания, так и от перегрева и коротких замыканий, так сказать четыре в одном.
Кстати, автор данной самоделки AKA KASYAN, назвал свой проект «Защита от «нечисти»». В оригинальном видеоролике на своем YouTube канале (ссылка в конце статьи) AKA KASYAN объясняет, что нечистью в электронике называют (он называет) все то, что может привести к выходу из строя собранного устройства, а именно: повышенное напряжение питания, короткое замыкание, перегрев и так далее.
Вся схема собрана всего лишь на одном компараторе lm339, в ней четыре независимых канала. На них построена защита от повышенного и пониженного питающего напряжения.
Данная система защиты довольно универсальна, ее можно внедрить, например, в преобразователь 12В-220В, защита такого плана не даст преобразователю разрядить аккумулятор, также отключит инвертор, если питающее напряжение выше нормы, и плюс ко всему способна обеспечить термозащиту и защиту от коротких замыканий, если вдруг вы случайно замкнете выход инвертора.
На самом деле устройство может быть любым. Такую защиту без особого труда можно внедрить в зарядное устройство, например, и она весьма успешно будет выполнять возложенные на нее обязанности.
На плате расположены 4 индикаторных светодиода. Они показывают, что сработала одна из защит. Их можно промаркировать, в таком случае вы точно будете знать, конкретно какая защита сработала.
Также на плате присутствуют 4 подстрочных многооборотных резистора. С их помощью можно выставить пороги срабатывания защит.
А сейчас давайте подробней разберемся с принципом работы данного устройства. Схема перед вами:
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, подано часть напряжения, которое необходимо контролировать. Если оно отличается от опорного, выше или ниже него, то компаратор моментально изменит состояние своего выхода.
Вследствие этого откроется маломощный транзистор, и как следствие загорится светодиодный индикатор.
В коллекторную цепь транзистора можно подключить все что угодно, например, обмотку реле или мощный n-канальный транзистор для управления более мощными нагрузками.
В случае защиты от пониженного питания происходит точно то же самое, только на сей раз, опорное напряжение подано на инверсный вход компаратора.
Принцип работы системы термозащиты также мало чем отличается от приведенных выше. Тут все точно также, только один из резисторов делителя заменен терморезистором или термистором.
При нагреве он снижает свое начальное сопротивление, что в свою очередь приводит к тому, что на не инверсном входе компаратора напряжение будет увеличиваться, то есть нарушится баланс между входами и как следствие произойдет изменение состояния выхода компаратора и срабатывание транзистора.
Далее разберем следующую систему защиты.
Это у нас система защиты от коротких замыканий. Здесь все просто, тут представлен классический пример с применением датчика тока в лице низкоомного шунта. 
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 идет к минусу (-) инвертора, например.
Если же инвертор, или любое другое подключенное устройство потребляет ток выше заданного ограничения (его можно задать подстроечным резистором), то сработает защита.
Как известно, на участке цепи (в данном случае этим участком является низкоомный шунт) при протекании тока образуется некое падение напряжения, которое зависит от нескольких параметров, а именно: от тока, протекающего в цепи в данный момент времени, и от сопротивления самого шунта. Соответственно, чем больше эти параметры (ток и сопротивление), тем больше падение напряжения на шунте.
И здесь тоже происходит сравнивание напряжений, но на этот раз опорное напряжение сравнивается с падением, которые образуются на шунте.
С принципом работы разобрались, теперь поговорим о наладке. Для полной наладки схемы будет необходим лабораторный блок питания, образцовой термометр (желательно с термопарой) и датчик тока (в данном примере это шунт на 10А). Падение напряжения на шунте при протекании по нему тока в 10А составляет приблизительно 75мВ.
Как правило большинство шунтов имеют именно такое падение напряжения, разница может быть только в расчетном токе.
Итак, приступим к настройке данного устройства защиты. Первым делом подключаем устройство к лабораторному источнику питания.
Далее первым подстроечным резистором необходимо выставить защиту от пониженного питания. Для этого на лабораторном блоке питания выставим, например, следующее значение – 9,5В. Затем медленным вращением подстроечного резистора добиваемся того, чтобы светодиод начал излучать свет.
Таким же образом поступаем в случае защиты от повышенного напряжения. Допустим, нам необходимо, чтобы защита сработала при напряжении 16В. Для этого на лабораторном блоке питания выставим эти самые 16В, и далее вращением соответствующего подстроечного резистора добиваемся реакции светодиода.
Для настройки функции термозащиты понадобится любой источник тепла с возможностью регулировки температуры, например, обыкновенный бытовой утюг, или что-то подобное.
Теперь термопарой образцового термометра и термистором нашей защитной платы касаемся нагреваемой поверхности и греем поверхность до нужной нам температуры, при которой хотим, чтобы сработала защита. 
Температуру отслеживаем при помощи термометра, далее вращением третьего подстроечного резистора добиваемся свечения соответствующего индикаторного светодиода.
В качестве источника тепла автор использовал обычную сетевую лампу, обмотанную алюминиевой фольгой.
Затем при помощи термоскотча закрепил к фольге термистор от схемы защиты и термопару от образцового термометра. Оба датчика должны находиться максимально близко друг к другу. Это необходимо для минимизации разброса температур.
Регулировка температуры происходила при помощи автотрансформатора, который попросту меняет напряжение на лампе. Соответственно, чем ярче светит лампа, тем больше тепла она излучает.
Еще пару слов о защите от короткого замыкания. Важно отметить, что приведенные в схеме номиналы резисторов и шунта подлежат подбору, тут все зависит от ваших потребностей.
Если ток защиты необходим довольно большой и шунт низкоомный, то увеличивается сопротивление указанного резистора.
Для более точной подстройки его также можно заменить переменным резистором высокого сопротивления.
Для проведения точной настройки этой защиты желательно использовать реостат либо электронную нагрузку. Но если ничего из этого под рукой не нашлось, в принципе вполне можно обойтись мощными лампами или нихромовой спиралью.
Далее подключаем все так, как указано на изображении ниже:
Нагрузку необходимо увеличивать до тех пор, пока в цепи не будет протекать ток, при котором у нас должна сработать защита. Как только добились необходимого тока просто вращаете 4-й подстроечный резистор до включения светодиода.
В итоге получилось вот такое вот довольно простое, но в тоже время весьма функциональное и полезное устройство. 
Данную платку удобно использовать преобразователях напряжения, зарядных устройствах и так далее. Скорость срабатывания защит – мгновенная. На этом, пожалуй, все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:
