Elektroniskais automātiskais slēdzis ar augsta / zema sprieguma aizsardzību

Sprieguma svārstības vienmēr ir bijušas problēmas, un tās ir atbildīgas par lielāko daļu maiņstrāvas ierīču kļūmju. Vai tā būtu normāla sadzīves tehnika, piemēram, tosteris vai augstas veiktspējas rūpnieciska mašīna, piemēram, CNC, visam ir tikai nominālais spriegums, ar kuru tas darbosies bez problēmām ar maksimālu efektivitāti. Diemžēl mūsu vietējās / rūpnieciskās līnijas dažādu iemeslu dēļ mums nenodrošina nominālo spriegumu, tāpēc šajā projektā mēs uzbūvēsim vienkāršu elektronisko automātisko slēdzi, kas varētu iedarbināt releju, lai atvienotu slodzi, kad tiek konstatēts augsts / zems spriegums.

Šis projekts ir izstrādāts ap slaveno op-amp LM358. Mēs padarīsim op-amp darbu diferenciālā režīmā, tādējādi ļaujot salīdzināt pašreizējo spriegumu ar iepriekš iestatītu spriegumu. Visu projektu var uzbūvēt uz maizes dēļa (izņemot elektropārvades līnijas), un to var likt darboties īsā laikā. Tāpēc sāksim…..

Automātiskajam slēdzim nepieciešamās sastāvdaļas:

1. LM358 (dubultā iepakojuma op-amp)
2. 7805 (+ 5 V regulators)
3. 12V pakāpiena transformators
4. 5V relejs
5. BC547 (2Nos)
6. 10K mainīgais POT
7. 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K rezistori
8. 100uF, 10uF, 0.1uF kondensatori
9. Diodes tilts
10. Vadu savienošana
11. Maizes dēlis

Ķēdes shēma:

Elektroniskā automātiskā slēdža pilnīga shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā. Lasiet tālāk, lai uzzinātu to pašu.

Ķēdes skaidrojums:

Kā parādīts iepriekš automātiskā slēdža shēmā, tas ir patiešām vienkāršs un tikai ķekars rezistoru, kondensatoru un citu lietu. Bet kas patiesībā notiek aiz šiem visiem. Kā tiek atlasītas komponentu vērtības un kāda ir to loma šeit?

Es esmu mēģinājis atbildēt uz šo jautājumu, sadalot tos katrā segmentā un paskaidrojot tos tālāk.

Jaudas sadaļa:

Op-amp ir šīs elektroniskās slēdža diagrammas sirds. Lai darbinātu šo op-amp, mums ir nepieciešama regulēta 5V padeve. Mums arī jāpievieno strāvas spriegums (spriegums jebkurā noteiktā laikā) op-amp. Op-amp var darbināt tikai līdz 5V, jo to darbina 5V. Tāpēc mums jāpārvērš ieejas maiņstrāvas spriegums (220 V maiņstrāva) uz 0–5 V līdzstrāvu.

Tātad iepriekšminētā shēma atrisina divus mērķus.

1. Nodrošiniet pastāvīgu 5 V, lai ieslēgtu shēmu
2. Kartē ieejas maiņstrāvas spriegumu līdz 0-5V op-amp

Lai to panāktu, mēs izmantojām 12 V pakāpiena transformatoru, kas pārveido 220 V maiņstrāvu par 12 V maiņstrāvu, pēc tam mēs to ar diodes tiltu iztaisnojam līdz 12 V līdzstrāvai (aptuveni) un pēc tam regulējam spriegumu līdz 5 V, izmantojot 7805 sprieguma regulatoru. Jebkādas ieejas sprieguma izmaiņas ietekmēs sprieguma vērtību diodes tilta izejas pusē. Tādējādi šo spriegumu var uzskatīt par maiņstrāvas tīkla “strāvas spriegumu”. Izmantojot 5.1K rezistoru un 10K POT (veidojot potenciāla dalītāju), mēs esam kartējuši spriegumu starp 0-5V.

Op-Amp sadaļa:

Šī sadaļa ir daļa, kurā notiek salīdzinājums. Mums ir divas apakšnodaļas op-amp sadaļā. Vienu izmanto, lai salīdzinātu “strāvas spriegumu” ar augstsprieguma vērtību, bet otru - ar zema sprieguma vērtību. Abas sadaļas ir parādītas zemāk esošajā attēlā.

Iepriekš parādītais op-amp ķēde ir Op-amp diferenciālais režīms. Op-amp patiešām ir darba zirgs lielākajai daļai elektronikas shēmu, tam ir daudz darbības veidu un lietojumprogrammu, piemēram, summēšana, atņemšana, pastiprināšana utt. Mēs to šeit izmantojām kā spriegumu kā salīdzinātāju.

Kas tad ir sprieguma salīdzinātājs un kāpēc mums tie šeit ir vajadzīgi?

Sprieguma salīdzinātājs mūsu gadījumā salīdzina spriegumu starp tapām 3 un 2, un, ja spraudnis uz tapas 3 ir lielāks par tapu 2, tad izeja pie tapas 1 kļūst augsta (3,6 V), pretējā gadījumā izeja būs 0 V. Mēs salīdzinām “pašreizējo spriegumu” ar iepriekš iestatīto augsto un zemo spriegumu, lai iegūtu augsta / zema sprieguma sprūdu.

Ķēdē, kas parādīta iepriekš, zemsprieguma slieksnis tiek iestatīts uz tapu 2, izmantojot rezistorus 1K un 2K. Augstsprieguma slieksnis tiek iestatīts uz tapām 5, izmantojot 1K un 2.2K rezistorus.

Izmantojot šos rezistorus, tiek veidots potenciāls dalītājs un nodrošināts 3,33 V zema sprieguma pārtraukums un 3,43 V kā augstsprieguma atslēgums. Tas nozīmē, ka tikai tad, ja “strāvas spriegums” ir no 3,33 V līdz 3,43 V, abi op-ampēri palielināsies.

Piezīme: Es esmu iestatījis sliekšņa spriegumu 3,33 V un 3,43 V, jo mans augšējais nogrieznis bija 230 V, bet mīļāko - 220 V. Jūs varat tos attiecīgi iestatīt un pēc tam kalibrēt ķēdi, izmantojot 10K pot, lai kontrolētu “strāvas spriegumu”.

Releja sadaļa:

Šī ir vieta, kur mēs piestiprinām maiņstrāvas slodzi. Relejs tiek izmantots, lai ieslēgtu / izslēgtu maiņstrāvas slodzi.

Kā apspriests sadaļā op-amp. Abi op-amp kļūs augsti tikai tad, ja spriegums būs starp augstā un zema sprieguma izslēgšanas robežām. Tāpēc mums jāieslēdz maiņstrāvas slodze tikai tad, ja abas op-amp izejas ir augstas. Šeit “ Zemsprieguma sprūda ” un “ Augstsprieguma sprūda ” ir attiecīgi 1. un 7. kontakta izeja.

Tikai tad, ja abi ir augsti, stafete iegūs savu vietu un tiks iedarbināta. Maiņstrāvas slodzes (šeit lampas) id savienots caur releju. Strāvas ierobežošanai tiek izmantots 1K rezistors.

Kad sapratīsit, kā ķēde darbojas, padarot to darbojošos, nebūs problēmu. Vienkārši pieslēdziet ķēdes un izmantojiet 10K pot, lai iestatītu mūsu pašreizējo spriegumu starp jūsu “High Voltage Trigger” un “Low Voltage Trigger”. Tagad, ja mainās maiņstrāvas spriegums, kāds no jūsu op-amp samazināsies, un jūsu relejs izslēgsies, tādējādi izslēdzot tam pievienoto slodzi.

Varat arī izmantot šeit pievienoto simulācijas failu, lai pārbaudītu / modificētu ķēdi, pamatojoties uz augsts vai zema sprieguma sliekšņa vērtībām.

Simulācijā tiek izmantots potenciometrs, lai mainītu ieejas spriegumu, un kā slodze ir zaļa gaismas diode. Varat arī uzraudzīt sprieguma vērtības katrā terminālā, kas palīdzēs daudz labāk saprast ķēdi.

Ceru, ka jums patika šis automātiskā slēdža projekts un sapratāt, kas strādā aiz tā. Pilnīga projekta darbība ir redzama zemāk esošajā video.

Šis projekts cieš no šādiem trūkumiem, kurus, iespējams, vēlēsities apsvērt katram gadījumam, ja tas jums to nozīmē.

1. Šeit izmērītais spriegums nav Vrms spriegums. Vērtība tiek pakļauta arī pīķiem un viļņiem
2. Ja spriegums pakāpeniski samazinās / pieaug, jūsu slodzei var būt pārslēgšanās efekts (vairumā gadījumu tas nenotiks).
3. Nepieslēdziet slodzes, kas patērē strāvu vairāk nekā 5A. Tas, visticamāk, nogalinās jūsu releju un tā vadītāju.

Varat arī pārbaudīt šo līdzīgo projektu, lai uzzinātu vairāk: Augsta / zema sprieguma noteikšana, izmantojot PIC mikrokontrolleru