Wyłącznik
W
y
ł
ą
c
z
n
i
k
Wyłącznik
W
y
ł
ą
c
z
n
i
k
nadmiarowo-prądowy
n
a
d
m
i
a
r
o
w
o
p
r
ą
d
o
w
y
nadmiarowo-prądowy
n
a
d
m
i
a
r
o
w
o
p
r
ą
d
o
w
y
2471
Do czego to służy? zastosowane w tym celu, aby przeczekać
W każdej przyzwoitej pracowni elektronicznej prąd rozruchu. Opis działania
powinien znajdować się zasilacz sieciowy, Natomiast wyzwalacz zwarciowy nie po- Schemat ideowy wyłącznika pokazany jest
w którym obwody wyjściowe są zabezpieczo- siada żadnej zwłoki. Natychmiast po wykry- na rysunku 1. Układ zasilany jest napięciem
ne bezpiecznikiem. Z pewnością niejeden ciu zwarcia wyłącza obwód. stałym, niestabilizowanym, w zakresie od 14
elektronik znalazł się w sytuacji, w której te- Opisywany wyłącznik nadmiarowo-prą- do 35V.
stując jakiś układ co chwilę przeciążał zasilacz dowy posiada jeszcze jedną cechę, która po- Podczas przepływu prądu przez rezystor
i... do kosza na śmieci lądowało mnóstwo prze- woduje, że jest on bardzo przydatnym urzą- R1 odkłada się na nim spadek napięcia zgo-
palonych bezpieczników. Opisywane urządze- dzeniem. Otóż po jego zadziałaniu, czyli wy- dnie z prawem Ohma. Napięcie to jest wzmac-
nie zapobiega takim przykrym sytuacjom. Jak łączeniu obwodu, nie trzeba nic wymieniać, niane przez dwa niezależne wzmacniacze ope-
sama nazwa wskazuje jest to wyłącznik, ale jak to ma miejsce w przypadku użycia bez- racyjne zawarte w kostce U1. Wzmacniacz
o specyficznych właściwościach. Jego zada- pieczników. Wystarczy nacisnąć jeden przy- U1A jest początkiem obwodu wyzwalacza
niem jest automatyczne wyłączenie obwodu, cisk i obwód jest ponownie włączony. Układ przeciążeniowego, natomiast U1B wyzwalacza
przez który popłynął nadmierny prąd. Układ można również samodzielnie wyłączyć za
ten kontroluje na bieżąco wartość prądu płyną- pomocą przycisku. Rys. 1
cego w danym obwodzie. Jeże-
li stwierdzi, że prąd ten jest
większy od ustawionego, wyłą-
cza odbiornik. Wyłącznik ten
posiada dwa wyzwalacze:
nadmiarowo-prądowy oraz
zwarciowy, które działają bez-
pośrednio na przekaz
nik.
Wyzwalacz nadmiarowo-
prądowy posiada dodatkową
cechę: może zadziałać
z opóz
nieniem. Jednak ktoś
zapyta: skoro popłynął zbyt
duży prąd, to po co zwlekać?
Trzeba natychmiast wyłączyć
obwód! Niestety tak nie jest.
Istnieją przecież takie odbior-
niki, które po włączeniu zasi-
lania przez chwilę pobierają
znacznie większy prąd niż
w stanie normalnej pracy (jest
to tzw. prąd rozruchu). Takimi
odbiornikami są np. silniki in-
dukcyjne. Opóz
nienie to jest
Elektronika dla Wszystkich
93
zwarciowego. Wyjścia obydwóch wzmacnia- w którym wyłącznik zostanie zamontowany. ksymalny prąd pracy wyłącznika. Aby uniknąć
czy sterują bramkami NAND z obwodami Postępuje się tak, ponieważ wartość prądu szybkiego przepalenia styków przekaz
nika lub
Schmitta. Górne napięcie progowe takiej zwarcia w danym urządzeniu np. na zaci- nadmiernego przegrzewania się rezystora, war-
bramki wynosi ok. 2,8V, czyli po przekrocze- skach transformatora jest stała i zależy od je- tość prądu znamionowego tych elementów po-
niu tej wartości bramka przechodzi w stan ni- go parametrów. Sposób dobierania wzmoc- winna być znacznie większa od przewidywane-
ski. Wynika z tego, że wzmocnienie wzmac- nienia dla obydwóch wzmacniaczy zostanie go prądu, który będzie przez nie przepływał.
niaczy operacyjnych powinno być tak dobra- opisany w dalszej części artykułu. W żadnym wypadku nie wolno zastosować
ne, aby w momencie przepływu określonego Wyjścia obydwóch wyzwalaczy, przecią- w roli rezystora R1 typowych oporników o mo-
prądu przez rezystor R1 napięcie na ich wyj- żeniowego i zwarciowego, doprowadzone są cy 0,125W. W celu zwiększenia mocy rezysto-
ściu przekroczyło 2,8V. do bramki U3C. Jeżeli jeden z wyzwalaczy ra R1 można połączyć równolegle dwa rezysto-
Wzmocnienie wzmacniacza U1A można zasygnalizuje nadmierny przepływ prądu ry o rezystancji 0,3W i mocy 5W.
regulować za pomocą potencjometru P1. Za- w obwodzie głównym, to na wyjściu bramki Na rysunku 3 pokazano sposób podłącze-
leży ono również od wartości rezystancji re- U3D pojawi się stan niski, który jest jedno- nia wyłącznika w typowym zasilaczu siecio-
zystora R3. Z wartościami podanymi na sche- cześnie informacją, iż należy natychmiast wym. Układ powinien być zasilony z osob-
macie można regulować prąd, przy którym rozłączyć obwód główny. Sygnał ten jest do- nego transformatora małej mocy (wystarczy
zadziała wyłącznik, od ok. 400mA do 2A. Za- prowadzony do wejścia RESET przerzutnika o wydajności 100mA), ze względu na znacz-
miast potencjometru P1 można zastosować RS zrealizowanego na bramkach U3A i B. ne spadki napięć podczas obciążania trans-
zwykły rezystor. Wówczas najlepiej skorzy- Przerzutnik ten za pośrednictwem tranzystora formatora większej mocy.
stać z tabeli 1, gdzie umieszczone są wartości T1 steruje przekaz
nikiem K1, który jest ele- W celu przetestowania wyłącznika należy
rezystorów, od których zależy wzmocnienie mentem wykonawczym całego układu, czyli połączyć układ z rysunku 3. W roli obciąże-
wzmacniaczy oraz odpowiadające im warto- dokonuje rozłączania obwodu głównego. nia najlepiej użyć obciążenie aktywne
ści prądów, przy których zadziała wyłącznik. Za pomocą jumpera JP1 można tak skon- o płynnej regulacji. Jeżeli jednak ktoś nie po-
Bramki U2D i U2C oraz elementy P2 i C5 figurować układ, że po załączeniu zasilania siada takiego urządzenia, może śmiało zasto-
tworzą typowy obwód opóz
niający impuls po- styki przekaz
nika K1 będą zwarte lub rozwar- sować zespół kilku żarówek na 12V i mocy
chodzący ze wzmacniacza U1A. Opóz
nienie te. Jest to bardzo przydatna funkcja, która po- np. 6W. Potencjometr P1 ustawiamy w takiej
to reguluje się za pomocą potencjometru P2. zwala wykorzystać układ np. jako dodatkowy pozycji, gdzie jego rezystancja jest najmniej-
Maksymalne opóz
nienie jakie można uzyskać włącznik zasilania. Przyciski S1 i S2 zwiera- sza i uruchamiamy cały układ. Obserwując
wynosi ok. 1,5s. Oczywiście jest możliwe ją wejścia SET i RESET do masy, przez co wskazania amperomierza włączamy np. trzy
uzyskanie dłuższego czasu, wystarczy zwięk- można manewrować przekaz
nikiem. żarówki i tak manewrujemy potencjometrem
szyć wartość kondensatora C5. Jednak obecny P1 aż wyłącznik rozłączy obwód. Następnie
czas jest wystarczająco długi, aby przeczekać Montaż i uruchomienie odłączamy obciążenie, przyciskiem S1 po-
ewentualny prąd rozruchu. Należy również Na rysunku 2 została pokazana mozaika ście- nownie uruchamiamy układ i włączamy tym
zwrócić uwagę na to, iż podczas przepływu żek płytki obwodu drukowanego i rozmie- razem jedną lub dwie żarówki. Jeżeli się
zbyt dużego prądu (powyżej ustawionej war- szczenie na niej elementów. Przy samodziel- świecą to po chwili włączamy trzecią żarów-
tości), w przeciągu 1,5s prąd ten nie spowodu- nym projektowaniu płytki należy zwrócić kę i... wyłącznik powinien rozłączyć obwód.
je żadnych uszkodzeń. Natomiast zwiększenie uwagę na przekrój ścieżek obwodu głównego, Ciąg dalszy na stronie 98
tego czasu może mieć nieprzyjemne skutki. przez który może płynąć prąd rzędu kilku am-
Wzmacniacz U1B, który jest początkiem perów. Ścieżki więc nie powinny być węższe
Wykaz elementów
wyzwalacza zwarciowego, nie posiada płyn- niż 3mm. Ich przekrój można jeszcze zwięk-
Rezystory
R
e
z
y
s
t
o
r
y
nej regulacji wzmocnienia. Wzmocnienie to szyć, pokrywając je niewielką warstwą cyny.
R1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,15&!/5W
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
0
,
1
5
&!
/
5
należy dobrać do konkretnego urządzenia, Bardzo ważnym krokiem podczas montażu
R2,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100k&!
R
2
,
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
k
&!
tego układu jest odpowiednie dobranie elemen- R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,2k&!
R
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
,
2
k
&!
R
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
2
k
&!
R1 = 0,15&! tów R1 i K1, ponieważ to od nich zależy ma- R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12k&!
R5,R7-R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10k&!
R
5
,
R
7
R
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
k
&!
Prąd
R3 P1
P1,P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100k&! (poziomy)
P
1
,
P
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
k
&!
(
p
o
z
i
o
m
y
)
zadziałania
Kondensatory
K
o
n
d
e
n
s
a
t
o
r
y
R5 R6 Rys. 2 Schemat montażowy
wyłącznika
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100�F/35V
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
�
F
/
3
5
V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22�F/16V
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
�
F
/
1
6
V
1k 70k &! 200mA
&!
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220�F/10V
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
0
�
F
/
1
0
V
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100nF
C
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
1k&! 48k 300mA
&!
C5,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7�F
C
5
,
C
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
,
7
�
F
Półprzewodniki
P
ó
ł
p
r
z
e
w
o
d
n
i
k
i
2,2k&! 60k &! 500mA
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N4001
D
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
N
4
0
0
1
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BC547
T
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
B
C
5
4
7
2,2k&! 28k &! 1A
U2,U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4093
U
2
,
U
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
0
9
3
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78L12
U
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7
8
L
1
2
2,2k&! 16,5k 1,5A
&!
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78L05
U
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7
8
L
0
5
Inne
I
n
n
e
10k 57k 2A
&! &!
JP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . goldpin 1x3 + jumper
J
P
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
g
o
l
d
p
i
n
1
x
3
+
j
u
m
p
e
r
K1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . przekaz
nik 12V/2x8A
K
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p
r
z
e
k
a
z

n
i
k
1
2
V
/
2
x
8
A
10k 46k 2,5A
&! &!
S1,S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . dowolne przyciski
S
1
,
S
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
d
o
w
o
l
n
e
p
r
z
y
c
i
s
k
i
Z1,Z2,Z3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ARK2(3,5mm)
Z
1
,
Z
2
,
Z
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A
R
K
2
(
3
,
5
m
m
)
10k 36k 3A
&! &!
Z4,Z5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . goldpin 1x2
Z
4
,
Z
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
g
o
l
d
p
i
n
1
x
2
10k 30k 3,5A
&! &!
Komplet podzespołów z płytką
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
ł
ó
w
z
p
ł
y
t
k
ą
10k 26,5k 4A
&! &!
jest dostępny w sieci handlowej AVT
j
e
s
t
d
o
s
t
ę
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
A
V
T
10k 23k 4,5A
&! &!
jako kit szkolny AVT-2471
j
a
k
o
k
i
t
s
z
k
o
l
n
y
A
V
T
2
4
7
1
Elektronika dla Wszystkich
94
Jak łatwo wywnioskować, potencjome- nymi na schemacie
trem P1 został ustawiony prąd, przy którym wynosi on ok. 10A.
wyłącznik powinien zadziałać. Chciałbym je-
Natomiast potencjometrem P2 można re- szcze zaznaczyć, iż
gulować czas, po którym wyłącznik rozłączy wyłącznik ten pracuje
obwód. Czas ten dotyczy tylko wyzwalacza tylko i wyłącznie
przeciążeniowego. Aby zrozumieć zastoso- przy prądach o stałej
wanie zwłoki należy w roli obciążenia polaryzacji. W żad-
podłączyć niewielki silniczek indukcyjny. nym wypadku nie
Jeżeli po załączeniu zasilania wyłącznik na- wolno podłączać go
tychmiast rozłączy obwód to należy zwięk- bezpośrednio do sieci
szyć czas zwłoki. Postępujemy tak aż do mo- energetycznej.
mentu, kiedy silniczek zacznie normalnie
pracować.
Wyzwalacz zwarciowy działa bezzwłocz-
nie. Jak wiadomo podczas zwarcia płynie
prąd o znacznych wartościach. Od elemen-
tów R5 i R6 zależy przy jakim prądzie zare- Krzysztof Rudnicki Rys. 3
aguje człon zwarciowy. Z wartościami poda- [e-mail]
Elektronika dla Wszystkich
95