Bezpieczniki w zestawie astrofoto

[jolo]

Co jakiś czas prowadzę dyskusje na temat stosowania bezpieczników w obwodach zasilania naszych astrogratów - czy potrzeba, czy warto, czy ma to sens? Temat powraca najczęściej przy okazji AstroHubów i AstroLinków  Zanim spróbuję odpowiedzieć na to pytanie, może sprawdźmy jak działa i do czego służy bezpiecznik. 

Bezpiecznik topikowy to po prostu szklana rurka z drucikiem w środku, który po przekroczeniu pewnego natężenia płynącego przez niego prądu ulega przepaleniu - taka kontrolowana awaria. A jak to wygląda w praktyce? Czy bezpiecznik na prąd 1A ulegnie spaleniu przy prądzie 1.1A? Albo 2A? To zależy...

Za spalenie drucika odpowiada wysoka temperatura, czyli drucik się musi nagrzać (podobnie jak w żarówce). A czas do rozgrzania się i spalenia będzie proporcjonalny do płynącego przez niego prądu. Bezpieczniki topikowe mają różne charakterystyki, i przykładowa charakterystyka dla bezpiecznika szybkiego 1A wygląda np tak:

• przy prądzie 1A bezpiecznik nie powinien się nigdy przepalić
• przy prądzie 1.5A powinien wytrzymać minimum 60 minut
• przy prądzie 2.1A powinien wytrzymać maksimum 30 minut
• przy prądzie 2.75A powinien wytrzymać maksimum 5 sekund
• przy prądzie 10A powinien wytrzymać maksimum 0.02 sekundy

 

Inny rodzaj bezpiecznika to bezpiecznik polimerowy, wielokrotnego użytku. Z zasady działania jest bardzo podobny do bezpiecznika topikowego - obwód zostaje przerwany w momencie, kiedy bezpiecznik osiągnie odpowiednią temperaturę - czyli przepływający przez niego prąd spowoduje jego nagrzanie. Po ochłodzeniu bezpiecznik może ponownie zabezpieczać układ. Bezpieczniki polimerowe pakowane są hurtowo do sprzętu komputerowego z powodu jakiejś normy, która mówi, że taki sprzęt powinien być jak najbardziej głupoodporny i żeby go nie trzeba było często rozbierać. Czy taki bezpiecznik zadziała szybciej, niż topikowy? Niestety nie. Dla przykładowego bezpiecznika polimerowego na prąd 1A charakterystyka wygląda np tak:

• przy prądzie 1A bezpiecznik nie powinien nigdy zadziałać (hold current)
• przy prądzie 1.8A bezpiecznik powinien na pewno zadziałać po bliżej nieokreślonym czasie (trip current)
• przy prądzie 5A bezpiecznik powinien zadziałać maksymalnie po 5 sekundach

 

No, szczerze mówiąc, nie wygląda to dobrze z punktu widzenia wrażliwej elektroniki  Dlatego też zastosowanie takich bezpieczników przy zasilaniu naszych astrogratów będzie raczej bardzo ograniczone. Włączenie bezpiecznika topikowego 2A np w obwód zasilania kamerki 12V, która pobiera nominalnie 2A raczej nic nie da. Jeśli kamerka się uszkodzi i prąd wzrośnie np do 6A, to bezpiecznik się spali dopiero po kilku sekundach, w czasie których przy takim prądzie w kamerce się już dawno zepsuje to co miało się zepsuć. Jeśli chcemy zabezpieczyć wyjście 12V naszego zasilacza, który może dostarczyć na wyjściu 5A i damy tam bezpiecznik 5A, to taki bezpiecznik najprawdopodobniej nie zadziała nigdy, bo zasilacz nie będzie w stanie dać odpowiednio dużego prądu do spalenia bezpiecznika (chyba że nastąpi przebicie na wyjście ze strony pierwotnej zasilanej z sieci - ale po tej stronie już powinien być inny bezpiecznik). Jeśli damy bezpiecznik 2A na wyjściu kontrolera grzałek, który może pracować przy maksymalnie 2A i podłączona grzałka ulegnie uszkodzeniu powodując zwarcie, to (o ile nasz zasilacz dostarczy wystarczająco dużo prądu) bezpiecznik spali się dopiero po takim czasie, kiedy sterująca elektronika w kontrolerze będzie już prawdopodobnie lekko dosmażona. 

Bezpieczniki topikowe i polimerowe nie służą do zabezpieczania elektroniki. Służą do minimalizowania strat, prowadząc do kontrolowanej awarii w wybranym miejscu i warunkach. Powinno się je stosować w instalacji domowej 230V, po stronie pierwotnej zasilaczy (tej podłączanej do sieci). Dobrze też sprawdzają się w instalacji samochodowej, gdzie akumulator potrafi dostarczyć bardzo dużego prądu i w razie awarii bezpiecznik spali się błyskawicznie. Popularne bezpieczniki polimerowe są dodatkowo wolniejsze od topikowych i nie do końca mogą działać w nieskończoność. Po każdym zadziałaniu ich struktura się zmienia i charakterystyka nie wraca dokładnie do parametrów fabrycznych. 

Kiedy warto dawać bezpiecznik w obwód 12V zasilania astrogratów? Jedyny scenariusz jaki mi przychodzi do głowy to taki, kiedy zasilamy zestaw z akumulatora. Prąd zwarcia akumulatora jest na tyle duży, że bezpiecznik na pewno zadziała i straty na pewno będą mniejsze. Dotyczy to większości akumulatorów - samochodowych, żelowych czy popularnych małych NiCd, LiPol czy NiMH.

Co więc robić, jak żyć?

Używać dobrej jakości zasilaczy z zabezpieczeniem nadprądowym i przeciwprzepięciowym. Dobranych mocą do naszego zestawu. Z pewnym nadmiarem mocy (żeby się nie przegrzewał), ale bez przesady. Kamerka pobierająca 2A zasilana podczas awarii zasilaczem 2.5A może się nadawać do reanimacji. Ale jeśli w czasie awarii będzie zasilana zasilaczem 20A, to prawdopodobnie po prostu wybuchnie (w takiej konfiguracji dodatkowy bezpiecznik przed kamerką może czasami coś pomóc). To czy zasilacz ma na wyjściu napięcie tętnień 50 czy 100mV nie ma aż takiego znaczenia jak to, jak się zachowuje w sytuacjach awaryjnych. Najczęściej jakość zasilacza przekłada się na jego cenę, kupowanie zasilacza za 20 zł do kamerki za 5000zł to według mnie nadmierna oszczędność. 

Na koniec oczywista oczywistość - jeśli gdzieś kiedyś spali nam się bezpiecznik, to nie wymieniajmy go beznamiętnie na nowy bez poznania przyczyny tej awarii. Spalenie bezpiecznika oznacza problem, który należy przed wymianą wyeliminować. Dotyczy to każdego bezpiecznika w każdym miejscu  

[gryf188]

Bardzo ciekawy artykuł . Nasuwa mi się jeszcze jedno zagadnienie , którego zabraklo, jak zabezpieczyć kamerkę lub ogolnie elektronikę zasilaną z akumulatora?  Masz jakiś pomysł?

[jolo]

W międzyczasie dodałem o tym jedno zdanie właśnie Tutaj bezpiecznik się może sprawdzić, bo akumulatory mają duży prąd zwarcia i w przypadku awarii bezpiecznik ma duże szanse zadziałać i zminimalizować straty. Więcej zabezpieczeń nie jest raczej wymaganych, bo raczej nie ma szansy, żeby w akumulatorze nagle powstało napięcie większe od znamionowego. 

Do zabezpieczenia elektroniki nadają się bezpieczniki elektroniczne, działające na podobnej zasadzie jak zabezpieczenia w zasilaczach. Układy takie jak np ten https://elportal.pl/pdf/k04/74_52.pdf czy ten http://ep.com.pl/files/6988.pdf

[jarek.mamczarski]

Hej, dobrze napisane. Warto dodać, ze zabezpieczenie elektroniki jest zazwyczaj realizowane przed odpowiednio dobrane pary bezpiecznik-warystor, mamy wtedy zabezpieczenie prądowe oraz napięciowe. W układach z warystorem często jest tez używany termistor pracujący jako ogranicznik natężenia prądu.
Pozdrófko
JM


Wysłane z iPad za pomocą Tapatalk