SCR-toepassingencircuits

In dit artikel gaan we veel interessante SCR-toepassingsschakelingen leren en ook de belangrijkste functies en eigenschappen van een SCR ook wel een thyristorapparaat genoemd.

Wat is een SCR of thyristor

SCR is de afkorting van Silicon Controlled Rectifier, zoals de naam al doet vermoeden, het is een soort diode of een gelijkrichtmiddel waarvan de geleiding of werking kan worden geregeld via een externe trigger.

Het betekent dat dit apparaat AAN of UIT wordt geschakeld als reactie op een extern klein signaal of spanning, vergelijkbaar met een transistor, maar enorm verschillend met zijn technische kenmerken.

SCR C106 pinouts

Als we naar de figuur kijken, kunnen we zien dat een SCR drie leads heeft die als volgt kunnen worden geïdentificeerd:

Houd de bedrukte kant van het apparaat naar ons gericht,

• De rechter eindkabel wordt de 'poort' genoemd.
• De middelste leiding is de 'Anode', en
• De linker eindleiding is de 'kathode'

Een SCR aansluiten

De gate is de triggeringang van een SCR en vereist een DC-trigger met een spanning van ongeveer 2 volt, de DC moet idealiter meer dan 10mA zijn. Deze trigger wordt toegepast over de poort en de aarde van het circuit, wat betekent dat de positieve van de DC naar de poort gaat en de negatieve naar de aarde.

De geleiding van spanning over de anode en de kathode wordt ingeschakeld wanneer de poorttrekker wordt toegepast en vice versa.

De uiterst linkse lead of de kathode van een SCR moet altijd worden verbonden met de aarde van het triggercircuit, wat betekent dat de aarde van het triggercircuit gemeenschappelijk moet worden gemaakt door verbinding te maken met de SCR-kathode, anders zal de SCR nooit reageren op de toegepaste triggers .

De belasting is altijd aangesloten over de anode en een AC-voedingsspanning die nodig kan zijn om de belasting te activeren.

SCR's zijn specifiek geschikt voor het schakelen van AC-belastingen of gepulseerde DC-belastingen. Zuivere of schone DC-belastingen werken niet met SCR's, aangezien de DC een vergrendelend effect op de SCR zal veroorzaken en niet kan worden uitgeschakeld, zelfs niet nadat de poorttrekker is verwijderd.

SCR-toepassingscircuits

In dit deel zullen we enkele van de populaire toepassingen van SCR bekijken, in de vorm van een statische schakelaar, een fasecontrolenetwerk, een SCR-batterijlader, temperatuurregelaar en een noodverlichting met één bron.
systeem.

Serie-statische schakelaar

Een statische schakelaar uit de halve golfreeks is te zien in de volgende afbeelding. Wanneer de schakelaar wordt ingedrukt om de voeding binnen te laten, wordt de stroom aan de poort van de SCR actief tijdens de positieve cyclus van het ingangssignaal, waardoor de SCR wordt ingeschakeld.

Weerstand R1 regelt en beperkt de hoeveelheid poortstroom.

In de ingeschakelde toestand neemt de anode-kathodespanning VF van de SCR af tot het niveau van de geleidingswaarde van RL. Dit zorgt ervoor dat de poortstroom drastisch afneemt, en minimaal verlies bij de poortschakeling.

Tijdens de negatieve ingangscyclus wordt de SCR uitgeschakeld omdat de anode negatiever wordt dan de kathode. Diode D1 beschermt de SCR tegen omkering van de poortstroom.

Het rechterdeel van de bovenstaande afbeelding toont de resulterende golfvorm voor de belastingsstroom en de spanning. De golfvorm ziet eruit als een halve golfvoeding over de belasting.

Door de schakelaar te sluiten kan de gebruiker een geleidingsniveau bereiken dat lager is dan 180 graden bij faseverschuivingen die plaatsvinden tijdens de positieve periode van het AC-ingangssignaal.

Om geleidingshoeken tussen 90 ° en 180 ° te bereiken, kan de volgende schakeling worden gebruikt. Dit ontwerp is vergelijkbaar met het bovenstaande, behalve de weerstand, die hier de vorm heeft van de variabele weerstand, en de handmatige schakelaar is geëlimineerd.

Het netwerk dat R en R1 gebruikt, zorgt voor een goed geregelde poortstroom voor de SCR tijdens de positieve halve cyclus van de ingangs-wisselstroom.

Door de schuifarm van de variabele weerstand R1 naar het maximum of naar het laagste punt te verplaatsen, kan de poortstroom te zwak worden om de poort van de SCR te bereiken, en hierdoor kan de SCR nooit worden ingeschakeld.

Aan de andere kant, wanneer het naar boven wordt bewogen, zal de poortstroom langzaam toenemen totdat de SCR-inschakel-magnitude is bereikt. Met behulp van de variabele weerstand kan de gebruiker dus het niveau van de inschakelstroom voor de SCR ergens tussen 0 ° en 90 ° instellen, zoals aangegeven aan de rechterkant van het bovenstaande diagram.

Voor de R1-waarde, als deze vrij laag is, zal de SCR snel worden geactiveerd, wat leidt tot een vergelijkbaar resultaat dat wordt verkregen uit de eerste figuur hierboven (180 ° geleiding).

Als de R1-waarde echter groter is, is een hogere positieve ingangsspanning nodig om de SCR te activeren. Deze situatie zou ons niet toelaten om de controle over 90 ° faseverschuiving uit te breiden, aangezien de input zich op dit punt op het hoogste niveau bevindt.

Als de SCR niet op dit niveau of voor de lagere waarden van de ingangsspanningen bij de positieve helling van de wisselstroomcyclus kan vuren, zal de respons precies hetzelfde zijn voor de negatieve hellingen van de ingangscyclus.

Technisch gezien wordt dit type werking van een SCR halfgolf-fasecontrole met variabele weerstand genoemd.

Deze methode kan effectief worden gebruikt in toepassingen die RMS-stroomregeling of vermogensregeling van de belasting vereisen.

Acculader met SCR

Een andere zeer populaire toepassing van de SCR is in de vorm van acculader controllers.

Een basisontwerp van een op SCR gebaseerde batterijlader is te zien in het volgende diagram. Het gearceerde gedeelte zal ons belangrijkste discussiegebied zijn.

De werking van bovenstaande SCR gestuurde acculader kan worden begrepen met de volgende uitleg:

De naar beneden getrapte AC wordt dubbelzijdig gelijkgericht via de diodes D1, D2 en geleverd via de SCR anode / kathode-aansluitingen. De batterij die wordt opgeladen, is in serie te zien met de kathode-aansluiting.

Wanneer de batterij zich in ontladen toestand bevindt, is de spanning ervan laag genoeg om de SCR2 in de UIT-stand te houden. Vanwege de open toestand van SCR2 gedraagt ​​het SCR1-stuurcircuit zich precies zoals onze serie statische schakelaar die in de vorige paragrafen is besproken.

Met de ingang gelijkgerichte voeding van voldoende waarde, wordt de SCR1 geactiveerd met een poortstroom die wordt geregeld door R1.

Hierdoor wordt de SCR onmiddellijk ingeschakeld en begint de batterij op te laden via de anode / kathode SCR-geleiding.

In het begin, vanwege het lage ontladen niveau van de batterij, zal de VR een lager potentiaal hebben zoals ingesteld door de R5 preset of potentiaalverdeler.

Op dit punt is het VR-niveau te laag om de zenerdiode van 11 V in te schakelen. In zijn niet-geleidende toestand zal de zener bijna als een open circuit zijn, waardoor de SCR2 volledig wordt uitgeschakeld vanwege vrijwel nul poortstroom.

De aanwezigheid van C1 zorgt er ook voor dat de SCR2 nooit per ongeluk wordt ingeschakeld als gevolg van spanningspieken of -pieken.

Naarmate de batterij wordt opgeladen, stijgt de klemspanning geleidelijk, en uiteindelijk, wanneer deze de ingestelde waarde voor volledige lading bereikt, wordt VR net voldoende om de zenerdiode van 11 V in te schakelen en vervolgens de SCR2 te activeren.

Zodra SCR2 vuurt, genereert het effectief een kortsluiting, waardoor de R2-eindterminal met aarde wordt verbonden en de potentiaalverdeler mogelijk wordt gemaakt door het R1, R2-netwerk bij de poort van de SCR1.

De activering van de potentiaalverdeler R1 / R2 bij de poort van SCR1 veroorzaakt een onmiddellijke daling van de poortstroom van SCR1, waardoor deze gedwongen wordt uit te schakelen.

Dit heeft tot gevolg dat de stroomtoevoer naar de batterij wordt onderbroken, zodat de batterij niet te lang wordt opgeladen.

Hierna, als de accuspanning de neiging heeft om onder de vooraf ingestelde waarde te dalen, schakelt de 11 V zener UIT, waardoor SCR1 weer AAN gaat om de oplaadcyclus te herhalen.

AC Heater Control met behulp van SCR

Het bovenstaande diagram toont een klassieker verwarming controle applicatie met behulp van een SCR.

Het circuit is ontworpen om de 100 watt verwarmer AAN en UIT te schakelen, afhankelijk van de thermostaatschakeling.

Een kwik-in-glas thermostaat wordt hier gebruikt, die extreem gevoelig zouden moeten zijn voor de veranderingen in de temperatuurniveaus eromheen.

Om precies te zijn, kan het zelfs een verandering van 0,1 ° C temperaturen waarnemen.

Echter, aangezien deze soorten thermostaten zijn normaal gesproken geschikt voor het verwerken van zeer kleine stroomsterktes in het bereik van ongeveer 1 mA, en daarom is het niet zo populair in temperatuurregelcircuits.

In de besproken verwarmingstoepassing wordt de SCR gebruikt als een stroomversterker voor het versterken van de thermostaatstroom.

Eigenlijk functioneert de SCR niet als een traditionele versterker, maar als een huidige sensor , waardoor de variërende thermostaatkarakteristieken de hogere stroomniveauschakeling van de SCR kunnen regelen.

We kunnen zien dat de voeding naar de SCR wordt aangelegd via de verwarmer en een volledige bruggelijkrichter, waardoor een dubbelzijdige gelijkstroomvoeding voor de SCR mogelijk is.

Gedurende de periode dat de thermostaat in de open toestand is, wordt de potentiaal over de 0.1uF condensator opgeladen tot het ontstekingsniveau van de SCR-poortpotentiaal via pulsen die worden gegenereerd door elke gelijkgerichte DC-puls.

De tijdconstante voor het opladen van de condensator wordt bepaald door het product van de RC-elementen.

Hierdoor kan de SCR geleiden tijdens deze gepulste DC-triggers van een halve cyclus, waardoor de stroom door de verwarmer kan gaan en het vereiste verwarmingsproces mogelijk is.

Terwijl de verwarmer opwarmt en de temperatuur stijgt, op het vooraf bepaalde punt, wordt de geleidende thermostaat geactiveerd en ontstaat er een kortsluiting over de 0.1uF-condensator. Dit schakelt op zijn beurt de SCR UIT en schakelt de stroom naar de verwarmer uit, waardoor de temperatuur geleidelijk daalt, totdat deze daalt tot een niveau waarop de thermostaat weer wordt uitgeschakeld en de SCR AAN gaat.

Noodlamp met SCR

De volgende SCR-applicatie heeft het over een enkele bron noodlamp ontwerp waarin een 6 V batterij wordt bijgevuld opgeladen gehouden, zodat de aangesloten lamp naadloos kan worden ingeschakeld bij stroomuitval.

Als er stroom beschikbaar is, bereikt een dubbelfasige gelijkgerichte DC-voeding via D1, D2 de aangesloten 6 V-lamp.

C1 mag opladen tot een niveau dat iets lager is dan het verschil tussen de piek-DC van de volledig gelijkgerichte voeding en de spanning over R2, zoals bepaald door de voedingsingang en het laadniveau van de 6 V-batterij.

Onder alle omstandigheden is het kathodepotentiaalniveau van de SCR hoger dan zijn anode, en ook de poort-naar-kathodespanning wordt negatief gehouden. Dit zorgt ervoor dat de SCR in de niet-geleidende toestand blijft.

De laadsnelheid van de aangesloten batterij wordt bepaald door R1 en ingeschakeld via de diode D1.

Het opladen wordt alleen voortgezet zolang de D1-anode positiever blijft dan zijn kathode.

Zolang het ingangsvermogen aanwezig is, blijft de dubbelzijdige gelijkrichter over de noodlamp ingeschakeld.

Tijdens een stroomstoring begint de condensator C1 te ontladen via D1, R1 en R3, tot het punt waarop de SCR1-kathode minder positief wordt dan zijn kathode.

Ondertussen wordt de R2, R3-overgang ook positief, wat resulteert in een verhoogde poort-naar-kathodespanning voor de SCR, waardoor deze wordt ingeschakeld.

De SCR vuurt nu en zorgt ervoor dat de batterij verbinding maakt met de lamp, waardoor deze onmiddellijk wordt verlicht door middel van batterijvoeding.

De lamp mag in de verlichte toestand blijven alsof er niets is gebeurd.

Wanneer de stroom terugkeert, worden de condensatoren C1 weer opgeladen, waardoor de SCR wordt uitgeschakeld en de batterijvoeding naar de lamp wordt afgesneden, zodat de lamp nu oplicht via de DC-ingangsvoeding.

Diverse SCR-applicaties verzameld via deze website

Eenvoudig regenalarm:

Het bovenstaande circuit van een regenalarm kan worden gebruikt voor het activeren van een AC-belasting, zoals een lamp of een automatisch opvouwbare kap of kap.

De sensor is gemaakt door deze op metalen pinnen of schroeven of soortgelijk metaal over een plastic behuizing te plaatsen. De draden van deze metalen zijn verbonden over de basis van een triggerende transistortrap.

De sensor is het enige deel van het circuit dat buiten wordt geplaatst om een ​​regenval te detecteren.

Wanneer een regen begint, overbruggen waterdruppels de metalen van de sensor.

Kleine spanning begint te lekken over de sensormetalen en bereikt de basis van de transistor, de transistor geleidt onmiddellijk en levert de vereiste poortstroom aan de SCR.

De SCR reageert ook en schakelt de aangesloten AC-belasting IN voor het trekken van een automatisch deksel of gewoon een alarm voor het corrigeren van de situatie zoals gewenst door de gebruiker.

SCR-inbraakalarm

We hebben in de vorige sectie gesproken over een speciale eigenschap van SCR waar deze wordt vergrendeld als reactie op DC-belastingen.

Het hieronder beschreven circuit maakt effectief gebruik van de bovenstaande eigenschap van de SCR voor het activeren van een alarm in reactie op een mogelijke diefstal.

Hier wordt de SCR in eerste instantie in een uitgeschakelde positie gehouden zolang de poort ervan opgetuigd of geschroefd blijft met het aardpotentiaal dat toevallig het lichaam is van het activum dat moet worden beschermd.

Als een poging wordt gedaan om het goed te stelen door de relevante bout los te draaien, wordt het aardpotentiaal naar de SCR verwijderd en wordt de transistor geactiveerd via de bijbehorende weerstand die over de basis en positief is aangesloten.

De SCR wordt ook onmiddellijk geactiveerd omdat hij nu zijn poortspanning krijgt van de transistoremitter en de vergrendelingen het aangesloten DC-alarm laten klinken.

Het alarm blijft ingeschakeld totdat het handmatig wordt uitgeschakeld, hopelijk door de feitelijke eigenaar.

Simple Fence Charger, Energizer Circuit

SCR's worden bij uitstek geschikt om te maken hek oplader circuits ​Omheiningsladers hebben in de eerste plaats een hoogspanningsgeneratortrap nodig, waarbij een hoogschakelapparaat zoals een SCR zeer noodzakelijk wordt. SCR's worden dus specifiek geschikt voor dergelijke toepassingen waarbij ze worden gebruikt voor het opwekken van de vereiste hoge boogspanningen.

CDI-circuit voor auto's:

Zoals uitgelegd in de bovenstaande aanvraag, worden SCR's ook veel gebruikt in auto's, in hun ontstekingssystemen. Capacitieve ontladingscircuits of CDI-systemen maken gebruik van SCR's voor het genereren van hoogspanningsschakelingen die nodig zijn voor het ontstekingsproces of voor het starten van de ontsteking van een voertuig.