Întrerupător electronic cu protecție de înaltă / joasă tensiune

Fluctuațiile de tensiune au fost întotdeauna o problemă și sunt responsabile pentru majoritatea defecțiunilor aparatelor de curent alternativ. Fie că este un aparat de uz casnic normal, cum ar fi un prăjitor de pâine sau o mașină industrială de înaltă performanță, cum ar fi un CNC, totul are o tensiune nominală numai pe care va funcționa fără nicio problemă la eficiența sa maximă. Din păcate, liniile noastre interne / industriale nu ne furnizează tensiunea nominală din diferite motive, prin urmare, în acest proiect vom construi un întrerupător electronic simplu care ar putea declanșa un releu pentru a deconecta sarcina atunci când este detectată o tensiune înaltă / joasă.

Acest proiect este conceput în jurul celebrului op-amp LM358. Vom face ca op-amplificatorul să funcționeze în modul diferențial, făcând astfel să comparăm tensiunea curentă cu o tensiune prestabilită. Întregul proiect poate fi construit pe o placă (cu excepția liniilor de alimentare) și ar putea fi pus în funcțiune în cel mai scurt timp. Așa că hai să începem…..

Componente necesare pentru întrerupător:

1. LM358 (Op-amp cu pachet dual)
2. 7805 (+ 5V regulator)
3. Transformator de 12V
4. Releu 5V
5. BC547 (2Nos)
6. POT variabil 10K
7. Rezistoare 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K
8. Condensatori 100uF, 10uF, 0.1uF
9. Podul cu diode
10. Conectarea firelor
11. Pâine

Diagrama circuitului:

Schema completă a întrerupătorului electronic este dată în imaginea de mai jos. Citiți mai departe pentru explicația aceluiași.

Explicația circuitului:

Așa cum se arată mai sus în schema întrerupătorului, este foarte simplu și doar o grămadă de rezistențe, condensatori și alte lucruri. Dar ce se întâmplă de fapt în spatele tuturor acestora. Cum sunt selectate valorile componentelor și care este rolul acestora aici?

Am încercat să răspund la această întrebare împărțindu-le în fiecare segment și explicându-le mai jos.

Secțiunea de putere:

Amplificatorul opțional este inima acestei diagrame electronice a întrerupătorului. Avem nevoie de o sursă de 5V reglementată pentru a alimenta acest amplificator op. De asemenea, trebuie să alimentăm tensiunea curentă (tensiunea la un anumit moment) către amplificatorul op. Amplificatorul operațional poate gestiona doar până la 5V, deoarece este alimentat de 5V. Prin urmare, trebuie să convertim tensiunea de intrare AC (220V AC) la 0-5V DC.

Deci circuitul de mai sus rezolvă două scopuri.

1. Furnizați o constantă de 5V pentru alimentarea circuitelor
2. Mapează tensiunea de intrare AC la 0-5V pentru amplificatorul op

Pentru a realiza acest lucru, am folosit un transformator de 12V, care transformă 220V AC în 12V AC, apoi îl rectificăm cu o punte diodă la 12V DC (Aproximativ) și apoi reglăm tensiunea la 5V utilizând un regulator de tensiune 7805. Orice modificare a tensiunii de intrare va afecta valoarea tensiunii în partea de ieșire a podului diodei. Prin urmare, această tensiune poate fi considerată ca „tensiunea curentă” a rețelei de curent alternativ. Folosind un rezistor de 5,1K și un POT de 10K (formând un divizor de potențial) am mapat tensiunea între 0-5V.

Secțiunea Op-Amp:

Această secțiune este partea în care are loc comparația. Avem două subdiviziuni în secțiunea op-amp. Una este utilizată pentru a compara „tensiunea curentă” cu valoarea de înaltă tensiune, iar cealaltă este utilizată pentru a compara cu valoarea de tensiune scăzută. Ambele secțiuni sunt prezentate în imaginea de mai jos.

Circuitul op-amp prezentat mai sus este modul diferențial al unui amplificator op. Op-amp sunt într-adevăr un cal de lucru pentru majoritatea circuitelor electronice, are multe moduri de funcționare și aplicații precum Sumarea, scăderea, amplificarea etc… L-am folosit ca tensiune un comparator aici.

Deci, ce este un comparator de tensiune și de ce avem nevoie de ele aici?

Un comparator de tensiune în cazul nostru compară tensiunea dintre pinii 3 și 2 și dacă tensiunea pe pinul 3 este mai mare decât pinul 2, atunci ieșirea la pinul 1 devine mare (3,6 V), altfel, ieșirea va fi 0V. Comparăm „tensiunea curentă” cu tensiunea presetată de înaltă și joasă pentru a obține un declanșator de înaltă / joasă tensiune.

În circuitul prezentat deasupra pragului de joasă tensiune este setat pe pinul 2 folosind rezistențele 1K și 2K. Pragul de înaltă tensiune este setat pe pinii 5 utilizând rezistențele 1K și 2.2K.

Utilizarea acestor rezistențe formează un divizor de potențial și oferă o întrerupere de 3,33 V de joasă tensiune și 3,43 V ca o întrerupere de înaltă tensiune. Aceasta înseamnă că numai dacă „tensiunea de curent” este cuprinsă între 3,33 V și 3,43 V, ambele amplificatoare de operare vor crește.

Notă: Am setat tensiunile de prag la 3,33 V și 3,43 Volți, deoarece întreruperea superioară a fost de 230 V, iar întreruperea iubitorului a fost de 220 V. Puteți să le setați corespunzător și apoi să calibrați circuitul utilizând potul de 10K pentru a controla „tensiunea de curent”.

Secțiunea releu:

Acesta este locul în care atașăm sarcina de curent alternativ. Releul este utilizat pentru a porni / opri sarcina de curent alternativ.

După cum sa discutat în secțiunea op-amp. Ambele amplificatoare opționale vor deveni mari numai dacă tensiunea este între limitele de întrerupere a tensiunii înalte și joase. Deci, trebuie să pornim o încărcare de curent alternativ numai dacă ambele ieșiri ale amplificatorului sunt mari. Aici „ Declanșatorul de joasă tensiune ” și „ Declanșatorul de înaltă tensiune ” sunt ieșirea pinului 1 și respectiv a pinului 7.

Doar dacă ambele sunt ridicate, releul va obține terenul și va fi declanșat. Sarcina AC (aici o lampă) este conectată prin releu. Un rezistor de 1K este utilizat pentru limitarea curentului.

Odată ce ați înțeles cum funcționează circuitul, nu va fi o problemă. Pur și simplu conectați circuitele și utilizați potul de 10K pentru a seta „tensiunea curentă” între „Declanșator de înaltă tensiune” și „Declanșator de joasă tensiune”. Acum, dacă există vreo modificare a tensiunii principale AC, oricare dintre amplificatoarele dvs. de operare vor scădea, iar releul se va opri, oprind astfel sarcina conectată la acesta.

De asemenea, puteți utiliza fișierul de simulare atașat aici, pentru a vă verifica / modifica circuitul pe baza valorilor pragului de înaltă sau joasă tensiune.

Simularea utilizează un potențiometru pentru a varia tensiunea de intrare și un LED verde ca sarcină. De asemenea, puteți monitoriza valorile tensiunii la fiecare terminal, ceea ce vă va ajuta să înțelegeți circuitul mult mai bine.

Sper că ți-a plăcut acest proiect de întrerupător și ai înțeles funcționarea din spatele acestuia. Lucrarea completă a proiectului poate fi văzută în videoclipul de mai jos.

Acest proiect suferă de următoarele dezavantaje pe care ați putea dori să le luați în considerare pentru orice eventualitate, dacă acest lucru înseamnă pentru dvs.

1. Tensiunea măsurată aici nu este tensiunea Vrms. Valoarea este, de asemenea, supusă vârfurilor și valurilor
2. Încărcarea dvs. ar putea avea un efect de comutare dacă tensiunea scade / crește treptat (în majoritatea cazurilor nu va fi).
3. Nu conectați sarcini care consumă curent mai mare de 5A. Acest lucru va ucide cel mai probabil releul și șoferul acestuia.

De asemenea, puteți verifica acest proiect similar pentru a afla mai multe: Detectarea tensiunii ridicate / scăzute utilizând microcontrolerul PIC