Електронски прекидач са заштитом од високог / ниског напона

Флуктуације напона су увек представљале проблем и одговорне су за већину кварова на уређајима наизменичне струје. Било да је то уобичајени кућни апарат попут тостера или индустријска машина високих перформанси попут ЦНЦ-а, све има номинални напон само на којем ће радити без икаквих проблема уз максималну ефикасност. Нажалост, наше домаће / индустријске линије из различитих разлога не успевају да нам обезбеде тај називни напон, па ћемо у овом пројекту направити једноставну електроничку заштитну склопку која може покренути релеј за одвајање терета када се детектује висок / низак напон.

Овај пројекат је осмишљен око познатог опумперсилиома ЛМ358. Направићемо да оптичко појачало ради у диференцијалном режиму, чиме ћемо упоредити тренутни напон са унапред подешеним напоном. Читав пројекат може се саградити на плочи за хлеб (осим далековода) и могао би да ради за кратко време. Па кренимо…..

Компоненте потребне за прекидач:

ЛМ358 (двоструко опционо појачало)
7805 (+ 5В регулатор)
12В одступајући трансформатор
5В релеј
БЦ547 (2Нос)
10К променљиви ПОТ
Отпорници 1К, 2К, 2.2К, 10К, 5.1К
Кондензатори 100уФ, 10уФ, 0.1уФ
Диодни мост
Повезивање жица
Даска за хлеб

Кружни дијаграм:

Комплетни шематски приказ електронског прекидача дат је на доњој слици. Прочитајте даље за објашњење истог.

Објашњење кола:

Као што је горе приказано у шеми прекидача, то је заиста једноставно и само гомила отпорника, кондензатора и других ствари. Али шта се заправо догађа иза свих ових. Како се вредности компоненти бирају и која је њихова улога овде?

Покушао сам да одговорим на ово питање рашчлањујући их на сваки сегмент и објашњавајући их у наставку.

Повер Сецтион:

Оп-појачало је срце овог дијаграма електронских прекидача. Потребно нам је регулисано напајање од 5В за напајање овог оп-појачала. Такође морамо напајати струјни напон (напон у било које одређено време) на оп-појачало. Оптичко појачало може да поднесе само до 5В јер се напаја од 5В. Због тога морамо претворити улазни наизменични напон (220В наизменичне струје) у 0-5В једносмерне струје.

Дакле, горњи склоп решава две сврхе.

Осигурајте константних 5 В за напајање кола
Мапира улазни наизменични напон на 0-5В за оптичко појачало

Да бисмо то постигли, користили смо 12В Степ Довн трансформатор који претвара 220В АЦ у 12В АЦ, затим га исправљамо диодним мостом на 12В ДЦ (приближно), а затим регулишемо напон на 5В помоћу регулатора напона 7805. Све промене улазног напона утицаће на вредност напона на излазној страни диодног моста. Отуда се овај напон може сматрати „тренутним напоном“ наизменичне струје. Коришћењем отпорника од 5.1К и ПОТ-а од 10К (формирајући делилац потенцијала) мапирали смо напон између 0-5В.

Оп-Амп одељак:

Овај одељак је део где се врши поређење. У одељку оп-амп имамо два одељења. Један се користи за упоређивање „тренутног напона“ са вредностом високог напона, а други се користи за поређење са вредностом ниског напона. Оба одељка су приказана на доњој слици.

Горе приказано коло оп-ампера је диференцијални режим оп-ампера. Оп-појачала су заиста радни коњ за већину електроничких кола, има много начина рада и апликације попут збрајања, одузимања, појачавања итд. Овде смо га користили као упоредни напон.

Па, шта је упоредни напон и зашто су нам овде потребни?

Компаратор напона у нашем случају упоређује напон између пинова 3 и 2, а ако је напон на пину 3 већи од пина 2, излаз на пину 1 постаје висок (3,6 В), у супротном ће излаз бити 0 В. Упоређујемо „тренутни напон“ са унапред подешеним високим и ниским напоном да бисмо добили окидач високог / ниског напона.

У кругу приказаном изнад прага ниског напона подешен је на пин 2 помоћу отпорника 1К и 2К. Праг високог напона се поставља на пинове 5 помоћу отпорника 1К и 2.2К.

Коришћење ових отпорника формира потенцијални делилац и даје 3,33 В нисконапонског одсека и 3,43 В као високонапонско одсечење. То значи да ће само ако су „тренутни напони“ између 3,33 В и 3,43 В, оба оп-појачала бити висока.

Напомена: Подесио сам праг напона на 3,33 В и 3,43 Волта, јер је мој горњи одсек био 230 В, а љубавни одсек 220 В. Можете их подесити у складу са тим, а затим калибрисати коло помоћу 10К лонца за контролу „тренутног напона“.

Релејни одељак:

На овом месту причвршћујемо АЦ напон. Релеј се користи за УКЉУЧИВАЊЕ / ИСКЉУЧИВАЊЕ АЦ напајања.

Као што је разматрано у одељку оп-амп. Оба оптичка појачала ће се повисити само ако је напон између граничних вредности високог и ниског напона. Дакле, морамо да УКЉУЧИМО наизменичну струју само ако су оба излаза оп-појачала велика. Овде су „ нисконапонски окидач “ и „ високонапонски окидач “ излаз пина 1 и пина 7, респективно.

Само ако су оба висока, релеј ће се наћи на терену и воља ће бити покренута. ИД оптерећења наизменичне струје (овде лампе) повезан је преко релеја. Отпорник од 1К користи се за ограничавање струје.

Једном када схватите како струјни круг функционише, његов рад неће бити проблем. Једноставно повежите кругове и помоћу 10К лонца поставите наш „тренутни напон“ између вашег „Високонапонског окидача“ и „Нисконапонског окидача“. Ако дође до било каквих промена у главном напонском напону, било који од ваших опцијских појачала ће се смањити и ваш релеј ће се искључити, чиме ће се искључити оптерећење повезано са њим.

Такође можете користити овде приложену симулациону датотеку да бисте верификовали / модификовали свој круг на основу вредности прага високог или ниског напона.

Симулација користи потенциометар за варирање улазног напона и зелену ЛЕД као оптерећење. Такође можете пратити вредности напона на сваком прикључку што ће вам помоћи да много боље разумете коло.

Надам се да вам се свидео овај пројекат прекидача и да разумете рад који стоји иза њега. Комплетан рад пројекта може се видети на видео снимку испод.

Овај пројекат пати од следећих недостатака које бисте можда требали размотрити за сваки случај ако вам то значи.

Овде измерени напон није Врмсов напон. Вредност је такође подвргнута врховима и таласима
Ваше оптерећење може доживети ефекат пребацивања ако напон постепено пада / расте (у већини случајева неће).
Не повезујте оптерећења која троше струју већу од 5А. Ово ће највероватније убити ваш релеј и његов возач.

Такође можете да проверите овај сличан пројекат да бисте сазнали више: Откривање високог / ниског напона помоћу ПИЦ микроконтролера