किसी भी इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस की विश्वसनीयता इस बात पर निर्भर करती है कि हार्डवेयर सुरक्षा सर्किट कितनी अच्छी तरह डिजाइन किए गए हैं। अंत उपयोगकर्ता (उपभोक्ता) गलतियों को करने के लिए प्रवण है और यह एक अच्छे हार्डवेयर डिजाइनर की जिम्मेदारी है कि वह अपने हार्डवेयर को किसी भी दुर्व्यवहार से बचाने के लिए। अपने स्वयं के विशिष्ट अनुप्रयोगों के साथ प्रत्येक प्रकार के पर्याप्त सुरक्षा सर्किट हैं। सबसे आम प्रकार के संरक्षण सर्किट हैं ओवर वोल्टेज प्रोटेक्शन सर्किट, रिवर्स पोलारिटी प्रोटेक्शन सर्किट, करंट सर्ज प्रोटेक्शन और नॉइज़ प्रोटेक्शन सर्किट। इस ट्यूटोरियल में हम क्रॉबर सर्किट के बारे में चर्चा करेंगे जो ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन सर्किट का एक प्रकार है और आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इसका उपयोग किया जाता है। हम व्यावहारिक रूप से इस सर्किट को बनाएंगे और सत्यापित करेंगे कि यह वास्तविक जीवन में कैसे काम कर रहा है।
सामग्री की आवश्यकता
- फ्यूज
- ज़ेनर डायोड
- thyristor
- संधारित्र
- प्रतिरोधों
- Schottky डायोड
क्राउबर सर्किट आरेख
एक क्रॉबर सर्किट का सर्किट आरेख बहुत ही सरल और आसान है और इसे बनाने और कार्यान्वित करने के लिए लागत प्रभावी और त्वरित समाधान है। पूरा क्रॉबर सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है।
यहां इनपुट वोल्टेज (नीली जांच) वह वोल्टेज है जिसकी निगरानी करनी होती है और जब आपूर्ति वोल्टेज 9.1V से अधिक हो जाती है तो सर्किट को आपूर्ति में कटौती करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। हम नीचे दिए गए अनुभाग में हर घटक के कार्य पर चर्चा करेंगे।
क्रॉबर सर्किट का कार्य
एक क्रॉबर सर्किट इनपुट वोल्टेज की निगरानी करता है और जब यह सीमा से अधिक हो जाता है तो यह बिजली लाइनों के पार शॉर्ट सर्किट बनाता है और फ्यूज को उड़ा देता है । फ्यूज उड़ जाने के बाद बिजली की आपूर्ति को लोड से काट दिया जाएगा और इस तरह इसे उच्च वोल्टेज से रोका जा सकेगा। सर्किट बिजली लाइनों के पार एक सीधा शॉर्ट सर्किट बनाकर काम करता है, जैसे कि सर्किट की बिजली लाइनों के बीच एक क्रॉबर गिराया जाता है । इसलिए इसे अपना प्रतिष्ठित नाम क्रॉबर सर्किट मिलता है।
जिस वोल्टेज पर सर्किट को शॉर्ट बनाना चाहिए, वह जेनर वोल्टेज पर निर्भर करता है। सर्किट में एक एससीआर होता है जो सीधे इनपुट वोल्टेज और सर्किट के ग्राउंड से जुड़ा होता है, लेकिन यह एससीआर डिफ़ॉल्ट रूप से एससीआर के गेट पिन को ग्राउंडिंग द्वारा बंद स्थिति में रखा जाता है। जब इनपुट वोल्टेज जेनर वोल्टेज से अधिक हो जाता है तो जेनर डायोड का संचालन शुरू हो जाता है और इसलिए SCR के गेट पिन को एक वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है, जिससे यह इनपुट वोल्टेज और ग्राउंड के बीच कनेक्शन को बंद कर देता है जिससे शॉर्ट सर्किट बनता है। यह शॉर्ट सर्किट बिजली की आपूर्ति से अधिकतम करंट खींचेगा और फ्यूज को बिजली की आपूर्ति को अलग कर लोड को उड़ा देगा। ऊपर दिए गए GIF इमेज को देखकर पूरी वर्किंग को भी आसानी से समझा जा सकता है। आप एक प्रदर्शन वीडियो भी पा सकते हैं इस ट्यूटोरियल के अंत में।
ऊपर की छवि यह दर्शाती है कि जब ओवर-वोल्टेज की स्थिति होती है तो क्राउन सर्किट वास्तव में कैसे प्रतिक्रिया देता है। जैसा कि आप देख सकते हैं कि जेनर डायोड यहाँ 9.1V के लिए रेट किया गया है, लेकिन इनपुट वोल्टेज मान से अधिक है और वर्तमान में 9.75V पर है। इसलिए जेनर डायोड खुलता है और एससीआर के गेट पिन को वोल्टेज प्रदान करके संचालित करना शुरू कर देता है। SCR तब इनपुट वोल्टेज और ग्राउंड को छोटा करके संचालन शुरू करता है और इस प्रकार अधिकतम करंट ड्रॉ के कारण फ्यूज को उड़ा देता है जैसा कि ऊपर GIF में दिखाया गया है। इस सर्किट में प्रत्येक घटक के समारोह नीचे समझाया गया है ।
फ्यूज: इस सर्किट में फ्यूज महत्वपूर्ण घटक है। फ्यूज की रेटिंग हमेशा एससीआर की अधिकतम वर्तमान रेटिंग से कम होनी चाहिए और लोड द्वारा खपत की गई वर्तमान से अधिक होनी चाहिए। हमें यह भी सुनिश्चित करना चाहिए कि बिजली की आपूर्ति विफल होने पर फ्यूज को तोड़ने के लिए पर्याप्त चालू कर सकती है।
0.1uF संधारित्र: यह एक फ़िल्टरिंग संधारित्र है; यह सर्किट वोल्टेज को रोकने के लिए आपूर्ति वोल्टेज से हार्मोनिक्स जैसे स्पाइक्स और अन्य शोर को हटा देता है।
9.1V जेनर डायोड: यह डायोड ओवर वोल्टेज वैल्यू तय करता है, क्योंकि यहां हमने 9.1V जेनर डायोड का उपयोग किया है, सर्किट किसी भी वोल्टेज का जवाब देगा जो 9.1V के थ्रेशोल्ड मान से ऊपर है। डिजाइनर अपनी आवश्यकताओं के अनुसार इस रोकनेवाला का मूल्य चुन सकता है।
1K रेसिस्टर: यह केवल एक पुल डाउन रेसिस्टर होता है जो SCR के गेट पिन को जमीन पर रखता है और इस प्रकार इसे तब तक बंद रखता है जब तक जेनर का संचालन शुरू नहीं हो जाता।
47nF कैपेसिटर: SCR की तरह हर पावर स्विच को स्विचिंग के दौरान वोल्टेज स्पाइक्स को दबाने के लिए और एससीआर को झूठी ट्रिगर से रोकने के लिए एक स्नबर सर्किट की आवश्यकता होती है। यहां हमने सिर्फ एक कैपेसिटर का इस्तेमाल किया है ताकि आप काम कर सकें। संधारित्र का मान केवल शोर को छानने के लिए पर्याप्त होना चाहिए, क्योंकि धारिता के उच्च मूल्य में देरी होगी, जिस पर SCR गेट नाड़ी लगाने के बाद आचरण करना शुरू करता है।
थाइरिस्टर (एससीआर): थायरिस्टर पावर रेल में शॉर्ट सर्किट बनाने के लिए जिम्मेदार है। ध्यान रखा जाना चाहिए ताकि फ्यूज उड़ाने और खुद को नुकसान पहुंचाने के लिए एससीआर इसके माध्यम से करंट के इतने अधिक मूल्य को संभाल सके। SCR का गेट वोल्टेज जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज से कम होना चाहिए। Thyristor के बारे में अधिक जानें यहाँ।
शोट्स्की डायोड: यह डायोड अनिवार्य नहीं है और इसका उपयोग केवल सुरक्षा उद्देश्य के लिए किया जाता है। यह सुनिश्चित करता है कि हमें लोड पक्ष से कोई रिवर्स करंट नहीं मिलता है जो संभवतः सुरक्षा सर्किट को नुकसान पहुंचा सकता है। एक नियमित डायोड के बजाय एक Schottky डायोड का उपयोग किया जाता है क्योंकि इसमें कम वोल्टेज ड्रॉप होता है।
हार्डवेयर
अब जब हमने क्रोबार सर्किट के पीछे के सिद्धांत को समझ लिया है, तो यह मज़ेदार भाग में आने का समय है। यह वास्तव में एक ब्रेड बोर्ड के ऊपर सर्किट का निर्माण कर रहा है और यह जांचता है कि यह वास्तविक समय में कैसे काम कर रहा है। सर्किट है कि मैं निर्माण कर रहा हूँ एक 12 वी बल्ब के लिए है । यह बल्ब 12 वी के सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज के तहत लगभग 650mA का उपभोग करता है। हम यह जांचने के लिए क्राउन सर्किट को डिज़ाइन करेंगे कि क्या वोल्टेज 12V से अधिक है और अगर ऐसा होता है तो हम SCR को छोटा कर देंगे और इस तरह फ्यूज को उड़ा देंगे। तो यहाँ मैंने एक 12 वी जेनर डायोड और TYN612 थायरिस्टर का उपयोग किया है। फ्यूज को फ्यूज होल्डर के अंदर रखा गया है, यहां हमने 500mA रेटिंग के कार्ट्रिज फ्यूज का इस्तेमाल किया है । पूरा सेटअप नीचे चित्र में दिखाया गया है
मैंने इनपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए एक आरपीएस का उपयोग किया है, शुरू में 12 वी के साथ सेटअप का परीक्षण किया जाता है और यह बल्ब को चालू करके ठीक काम करता है। बाद में वोल्टेज आरपीएस नॉब का उपयोग करके उठाया जाता है, इस प्रकार एससीआर के माध्यम से एक शॉर्ट सर्किट बनाता है और फ्यूज उड़ाता है जो बल्ब को बंद कर देता है और इसे अलग करता है जिससे बिजली की आपूर्ति बनती है। इस पृष्ठ के निचले भाग में वीडियो में पूरी तरह से काम किया जा सकता है ।
क्राउबर सर्किट की सीमाएं
हालांकि सर्किट व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है यह अपनी सीमाओं के साथ आता है जो नीचे सूचीबद्ध हैं
- सर्किट का ओवरवॉल्टेज मूल्य जेनर वोल्टेज मान पर पूरी तरह निर्भर करता है, और जेनर डायोड के कुछ ही मूल्य उपलब्ध हैं।
- सर्किट भी शोर समस्याओं के अधीन है; यह शोर अक्सर एक गलत ट्रिगर बना सकता है और फ्यूज को उड़ा सकता है।
- ओवरवॉल्टेज की स्थिति में सर्किट फ्यूज को उड़ा देता है और बाद में वोल्टेज सामान्य होने पर लोड को फिर से चलाने के लिए मैनुअल मदद की आवश्यकता होती है।
- फ्यूज एक यांत्रिक फ्यूज है जिसे बदलना पड़ता है और इसलिए प्रयास, समय और धन की खपत होती है।