Elektronikus megszakító magas / alacsony feszültség védelemmel

A feszültségingadozások mindig is problémát jelentettek, és ezek okozzák a váltóáramú készülékek legtöbb hibáját. Legyen az egy normál háztartási készülék, mint egy kenyérpirító, vagy egy nagy teljesítményű ipari gép, mint a CNC, mindennek csak névleges feszültsége van, amelyen probléma nélkül, maximális hatékonyságán fog működni. Sajnos a háztartási / ipari vezetékeink különböző okok miatt nem tudják biztosítani számunkra ezt a névleges feszültséget, ezért ebben a projektben egy egyszerű elektronikus megszakítót fogunk építeni, amely egy relét indíthat el a terhelés lekapcsolására, ha magas / alacsony feszültséget észlel.

A projekt a híres LM358 op-amp körül készült. Az op-amp-ot differenciál üzemmódban fogjuk működtetni, így összehasonlítva az áramfeszültséget egy előre beállított feszültséggel. Az egész projekt kenyérlemezre építhető (az elektromos vezetékek kivételével), és pillanatok alatt működőképessé tehető. Tehát kezdjük el…..

A megszakítóhoz szükséges alkatrészek:

1. LM358 (kettős csomag op-amp)
2. 7805 (+ 5V szabályozó)
3. 12 V-os transzformátor
4. 5V relé
5. BC547 (2Nos)
6. 10K változó POT
7. 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K ellenállások
8. 100uF, 10uF, 0,1uF kondenzátorok
9. Dióda híd
10. Vezetékek csatlakoztatása
11. Kenyérlap

Kördiagramm:

Az elektronikus megszakító teljes vázlatos ábrája az alábbi képen látható. Olvasson tovább a magyarázatért.

Áramkör magyarázat:

Amint azt a megszakító sematikus ábrája mutatja, ez valóban egyszerű, és csak egy csomó ellenállás, kondenzátor és egyéb dolog. De mi történik valójában mindezek mögött. Hogyan választják ki az összetevők értékeit, és mi a szerepük itt?

Megpróbáltam megválaszolni ezt a kérdést úgy, hogy az egyes szegmensekre bontottam őket, és az alábbiakban elmagyaráztam őket.

Teljesítmény szakasz:

Az op-amp ennek az elektronikus megszakító diagramnak a szíve. Szükségünk van egy szabályozott 5 V-os tápfeszültségre ennek az erősítőnek a táplálásához. Azt is be kell táplálnunk az áramfeszültséget (Feszültség bármikor) az op-erősítőbe. Az op-amp csak 5 V-ot képes kezelni, mivel az 5 V-ot táplálja. Ezért át kell alakítanunk a bemenő váltakozó feszültséget (220 V AC) 0-5 V DC-re.

Tehát a fenti áramkör két célt old meg.

1. Biztosítson állandó 5 V-ot az áramkör bekapcsolásához
2. A bemenő váltóáramú feszültséget 0-5V-ra leképezi az op-erősítőre

Ennek eléréséhez egy 12 V-os Down Down transzformátort használtunk, amely átalakítja a 220 V AC-ot 12 V AC-ra, majd egy diódahíddal 12 V DC-re (kb.) Egyenirányítjuk, majd a 7805-ös feszültségszabályozóval 5 V-ra állítjuk a feszültséget. A bemeneti feszültség bármilyen változása befolyásolja a diódahíd kimeneti oldalán lévő feszültség értékét. Ezért ez a feszültség a váltóáramú hálózat „áramfeszültségének” tekinthető. 5,1 K-os ellenállás és 10 K-os POT (potenciálosztót alkotva) segítségével feltérképeztük a feszültséget 0-5 V között.

Op-Amp szakasz:

Ez a szakasz az a rész, ahol az összehasonlítás megtörténik. Két részünk van az op-amp szekcióban. Az egyiket az „áramfeszültség” összehasonlítására használják a Nagyfeszültség értékkel, a másikat pedig az Alacsony feszültség értékkel való összehasonlításra használják. Mindkét szakasz az alábbi képen látható.

A fent látható op-amp áramkör egy Op-amp. Differenciál módja. Az Op-amp valóban munka ló az elektronikai áramkörök többségéhez, számos működési móddal és alkalmazással rendelkezik, mint például összegzés, kivonás, erősítés stb.. Itt összehasonlítóként használtuk feszültségként.

Mi tehát a feszültség-összehasonlító és miért van szükségünk rájuk itt?

A feszültség-komparátor esetünkben összehasonlítja a 3 és 2 érintkezők közötti feszültséget, és ha a 3 érintkező feszültsége nagyobb, mint a 2 tű, akkor az 1. érintkező kimenete magas lesz (3,6 V), különben a kimenet 0 V lesz. Összehasonlítjuk az „áramfeszültséget” az előre beállított magas és alacsony feszültséggel, hogy egy magas / alacsony feszültségű triggeret kapjunk.

A fenti áramkörben az alacsony feszültség küszöbértéket a 2-es csapon állítják be az 1K és 2K ellenállások segítségével. A nagyfeszültségi küszöböt az 5 csapokon állítják be az 1K és a 2.2K ellenállásokkal.

Ezeknek az ellenállásoknak a felhasználása potenciálosztót képez, és 3,33 V kis feszültséget, 3,43 V pedig magas feszültséget biztosít. Ez azt jelenti, hogy csak akkor, ha az „áramfeszültség” 3,33 V és 3,43 V között van, mindkét op erősítő magasra megy.

Megjegyzés: A küszöbfeszültségeket 3,33 V-nál és 3,43 Volt-nál állítottam be, mivel a felső levágásom 230 V, a szeretői pedig 220 V volt. Ennek megfelelően beállíthatja őket, majd kalibrálhatja az áramkört a 10K pot segítségével az „áramfeszültség” vezérléséhez.

Relé szakasz:

Ez az a hely, ahol az AC terhelést rögzítjük. A relé az AC terhelés be- és kikapcsolására szolgál.

Amint azt az op-amp szakasz tárgyalja. Mindkét op-amp csak akkor lesz magas, ha a feszültség a magas és az alacsony feszültség határértékei között van. Tehát csak akkor kell bekapcsolnunk egy váltakozó áramú terhelést, ha mindkét op-amp kimenet magas. Itt az „ Alacsony feszültség-kioldó ” és a „ Nagy-feszültség-kioldó ” az 1. és a 7. tű kimenete.

Csak akkor, ha mindkettő magas, a váltó megkapja a helyét, és elindul az akarat. A váltóáramú terhelés (itt egy lámpa) azonosítója a relén keresztül csatlakozik. Az áramkorlátozáshoz 1K ellenállást használnak.

Miután megértette az áramkör működését, így működése nem jelent problémát. Egyszerűen kapcsolja be az áramköröket, és a 10K pot segítségével állítsa be az „aktuális feszültséget” a „Nagyfeszültségű kiváltó” és az „Alacsony feszültségű kiváltó” között. Most, ha bármilyen változás történik a váltakozó áramú főfeszültségben, bármelyik erősítője alacsonyra süllyed, és a relé kikapcsol, kikapcsolva ezzel a hozzá csatlakoztatott terhelést.

Az itt mellékelt szimulációs fájl segítségével ellenőrizheti / módosíthatja az áramkört a magas vagy alacsony feszültség küszöbértékei alapján.

A szimuláció egy potenciométer segítségével változtatja meg a bemeneti feszültséget és egy zöld LED-et terhelésként. Figyelheti az egyes terminálok feszültségértékeit is, amelyek segítenek jobban megérteni az áramkört.

Remélem, tetszett ez a megszakító projekt, és megértette a mögöttes munkát. A projekt teljes működése az alábbi videóban látható.

Ez a projekt a következő hátrányokkal küzd, amelyeket érdemes megfontolni minden esetre, ha ez számodra jelent.

1. Az itt mért feszültség nem Vrms feszültség. Az érték csúcsoknak és hullámoknak is ki van téve
2. A terhelés kapcsolási hatást tapasztalhat, ha a feszültség fokozatosan csökken / növekszik (a legtöbb esetben nem fog).
3. Ne csatlakoztasson olyan terheléseket, amelyek 5A-nál nagyobb áramot fogyasztanak. Ez nagy valószínűséggel megöli a relét és annak vezetőjét.

Ellenőrizheti ezt a hasonló projektet is, hogy többet tudjon meg: Magas / alacsony feszültség érzékelés PIC mikrokontroller segítségével