Peranti AC arus tinggi / rendah akan memutuskan atau memutuskan bekalan elektrik dari elektrik rumah setiap kali keadaan voltan tinggi atau voltan rendah dikesan. Dengan cara ini memastikan keselamatan keseluruhan pendawaian rumah dan perkakas dari elektrik kebakaran kerana voltan berlebihan yang tidak normal atau voltan rendah keluar coklat.

Artikel ini menerangkan 3 litar pemotongan voltan berlebihan dan automatik yang tepat boleh dibuat di rumah untuk melindungi peralatan rumah tangga daripada kemasukan voltan tinggi dan rendah yang berbahaya secara tiba-tiba. Reka bentuk pertama menjelaskan litar berasaskan transformer LM324, litar kedua menggunakan versi tanpa transformer, iaitu ia berfungsi tanpa pengubah, sementara konsep ketiga menerangkan litar pemotong berdasarkan transistor, yang semuanya boleh dipasang di rumah untuk mengawal lebih dan kurang perlindungan voltan terputus.

Gambaran keseluruhan

Litar pemutus voltan tinggi dan rendah AC yang dijelaskan dalam artikel ini sangat senang dibina namun sangat dipercayai dan tepat. Litar menggunakan a IC LM 324 tunggal untuk pengesanan yang diperlukan dan menukar relay yang berkaitan dengan serta-merta sehingga beban yang disambungkan diasingkan dari input berbahaya.

Litar ini juga memberikan petunjuk visual mengenai tahap voltan masing-masing semasa seketika.

Litar berikut menggunakan pengubah untuk menghidupkan litar

Rajah Litar

Senarai Bahagian untuk litar pelindung voltan tinggi dan rendah yang dicadangkan.

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
P1, P2, P3, P4 = 10 K Pratetap
C1 = 1000 uF / 25 V,
OP1, OP2 = MCT 2E, pengganding opto
Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 Volt, 400 mW,
D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N4148,
T1, T2 = BC547B,
LED = MERAH, HIJAU seperti yang disukai,
Transformer = 0 - 12 V, 500 mA
Relay = SPDT, 12 Volt, 400 Ohm

Operasi Litar

Dalam salah satu catatan saya yang terdahulu, kami melihat reka bentuk rangkaian arus elektrik voltan rendah dan voltan rendah yang sangat mudah tetapi berkesan, yang dapat menukar dan memotong kuasa utama dari mencapai peralatan yang disambungkan setelah voltan input melintasi atau di bawah ambang bahaya.

Namun kerana kesederhanaan reka bentuk, yang hanya melibatkan beberapa transistor, litar mempunyai batasan tersendiri, batasan utamanya kurang ketepatan dan histeresis yang cukup besar, sehingga jurang ambang tinggi lebih tinggi daripada 60 volt antara had tinggi dan rendah.

Reka bentuk litar pemotongan voltan tinggi dan voltan rendah ini bukan sahaja sangat tepat tetapi juga memberikan petunjuk visual mengenai tahap voltan yang berkaitan. Ketepatannya sangat tinggi sehingga hampir ambang dapat dipisahkan dan dirasakan dalam jarak 5 volt.

Penggabungan opamps dalam litar melengkapkannya dengan ciri di atas dan oleh itu keseluruhan idea menjadi sangat dipercayai.

Mari kita fahami litar secara terperinci:

Bagaimana opamps Berfungsi sebagai Pembanding

Opamp, A1, A2, A3, A4 diperoleh dari IC 324 tunggal, yang merupakan IC quad opamp, yang bermaksud terdiri daripada empat blok opamp dalam satu bungkusan.

“cara mengukur kapasitor ”

IC sangat dipercayai dan mudah dikonfigurasikan dan tidak menimbulkan masalah dengan fungsinya, ringkasnya ia mempunyai spesifikasi yang kuat dan terlalu fleksibel dengan kebanyakan konfigurasi.

Keempat-empat opamps dipasang sebagai pembanding voltan. Input pembalik semua opamps dijepit ke nilai rujukan tetap 6 volt yang dilakukan melalui rangkaian rintangan / zener untuk setiap opamps secara tidak jelas.

Input tidak terbalik dari A1 hingga A4 disambungkan ke bekalan kuasa litar melalui rangkaian pembahagi voltan yang dibentuk oleh preset P1, P2, P3 dan P4 masing-masing.

Pratetap boleh disesuaikan seperti yang diinginkan untuk membalikkan output opamps masing-masing apabila tahap input yang relevan melintasi tahap rujukan yang ditetapkan di atas input pembalik opamp masing-masing.

Keluaran A1 hingga A4 disatukan dengan penunjuk LED dengan cara yang agak istimewa. Di sini, bukannya mengikuti kaedah konvensional menghubungkan katod LED ke tanah, ia disambungkan ke output output opamp sebelumnya.

Susunan khas ini memastikan bahawa hanya satu LED yang relevan dihidupkan sebagai tindak balas kepada tahap voltan yang naik atau turun dari opamps.

Bagaimana optocouplers berfungsi

Dua pengganding optik diperkenalkan secara bersiri dengan LED atas dan bawah sehingga opto juga berfungsi dengan LED yang berkaitan semasa tahap voltan tinggi dan rendah, yang ditentukan sebagai ambang bahaya.

Pengaliran pengganding opto dengan serta-merta menukar transistor dalaman yang seterusnya menukar relay masing-masing.

Tiang kedua relay dan kutub relay dihubungkan secara bersiri sebelum membekalkan output melalui mereka ke beban.

Sambungan siri kenalan memastikan bahawa jika salah satu relay melakukan, pemotongan bekalan elektrik ke beban atau alat yang disambungkan.

Mengapa Perbandingan opamps disusun dalam siri

Pada tahap normal opamp A1, A2 atau bahkan A3 mungkin berlaku kerana semua ini disusun dalam urutan kenaikan dan terus beralih mengikut urutan sebagai tindak balas terhadap kenaikan voltan secara bertahap dan sebaliknya.

Katakan pada tahap normal tertentu A1, A2 dan A3 semuanya berkondisi (output tinggi), dan A4 tidak melakukan, pada ketika ini hanya LED yang disambungkan ke R7 yang akan menyala, kerana katodnya menerima negatif yang diperlukan dari output A4, sedangkan katod LED rendah semuanya tinggi kerana potensi tinggi dari opamps di atas.

LED yang disambungkan ke R8 juga tetap mati kerana output A4 rendah.

Hasil di atas mempengaruhi pengganding optik dan relay masing-masing dengan tepat sehingga relay hanya berlaku semasa bahaya rendah atau tahap voltan tinggi yang berbahaya dikesan oleh hanya A1 dan A4 masing-masing.

Menggunakan Triac dan bukannya Relay untuk pemotongan

Selepas beberapa analisis, saya menyedari bahawa litar pelindung pemotongan voltan utama rendah di atas dapat dipermudah menjadi versi yang lebih mudah dengan menggunakan satu triac. Sila rujuk gambarajah yang diberikan di bawah ini dengan jelas dan sangat mudah difahami.

Tetapi jika anda mempunyai masalah untuk memahaminya, tangkap komen saya.

“apakah isyarat digital dan analog ”

Menggunakan Triac dan bukannya Relay untuk pemotongan

Mengubah Reka Bentuk menjadi Versi Tanpa Transformer

Versi litar pemotong voltan rendah utama tanpa transformer dari reka bentuk yang dijelaskan di atas dapat dilihat dalam rajah berikut:

Amaran: Litar yang ditunjukkan di bawah tidak terpencil dari AC. Tangani dengan berhati-hati untuk mengelakkan kecelakaan maut.

Sekiranya relay tunggal dimaksudkan untuk digunakan dan bukan triac, reka bentuknya dapat diubah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Sila gunakan kapasitor 22uF / 25V di dasar dan dasar transistor, hanya untuk memastikan relay tidak tergagap selama tempoh pertukaran ...

Menggunakan Pemacu Relay PNP

Seperti yang ditunjukkan dalam AC yang diberikan tinggi, litar pelindung voltan rendah , kita dapat melihat dua opamp dari IC LM 324 digunakan untuk pengesanan yang diperlukan.

Opamp atas mempunyai input tidak terbalik yang dicantumkan ke pratetap dan diakhiri ke voltan DC bekalan, pin # 2 di sini dilengkapi dengan tahap rujukan, sehingga sebaiknya potensi pada pin # 3 melampaui ambang yang ditetapkan (oleh P1), output opamp menjadi tinggi.

Hampir sama, opamp bawah juga dikonfigurasikan untuk beberapa pengesanan ambang voltan, namun di sini pin hanya terbalik, menjadikan output opamp menjadi tinggi dengan pengesanan input voltan rendah.

Oleh itu, opamp atas bertindak balas terhadap ambang voltan tinggi dan opamp bawah ke ambang voltan rendah. Untuk kedua-dua pengesanan, output opamp masing-masing menjadi tinggi.

Diod D5 dan D7 memastikan bahawa persimpangan mereka menghasilkan output yang sama dari pin pin output opamp. Oleh itu, setiap kali output opamp menjadi tinggi, ia dihasilkan di persimpangan katod D5, D7.

Pangkalan Transistor T1 disambungkan ke persimpangan diod di atas, dan selagi output opamps tetap rendah, T1 dibenarkan melakukan dengan mendapatkan voltan bias melalui R3.

Bagaimanapun ketika output opamp menjadi tinggi (yang mungkin berlaku semasa keadaan voltan tidak normal) persimpangan diod juga menjadi tinggi, menyekat T1 daripada melakukan.

Relay R1 segera mematikannya sendiri dan beban yang disambungkan. Oleh itu, beban yang disambungkan tetap AKTIF selagi output opamp rendah, yang pada gilirannya hanya dapat terjadi apabila arus input berada dalam tahap tingkap yang selamat, seperti yang disesuaikan oleh P1 dan P2. P1 ditetapkan untuk mengesan tahap voltan tinggi sementara P2 untuk tahap voltan tidak selamat yang lebih rendah.

Litar Pemotongan Voltan Rendah Tinggi, Menggunakan IC 741

Perincian Pin IC LM 324

Senarai Bahagian untuk litar pelindung voltan tinggi dan rendah utama di atas

R1, R2, R3 = 2K2,
P1 dan P2 = 10K pratetap,
C1 = 220uF / 25V
Semua diod adalah = 1N4007,
T1 = BC557,
Relay = 12 V, 400Ohms, SPDT,
opamps = 2 opamps dari IC LM 324
Zeners = 4.7 volt, 400mW,
Transformer = 12V, 500mA

Susun atur PCB

Sejauh ini kami mempelajari rangkaian versi IC, sekarang mari kita lihat bagaimana rangkaian elektrik 220V atau 120V yang dikendalikan melebihi voltan dan litar perlindungan voltan bawah boleh dibina dengan hanya menggunakan beberapa transistor.

Litar yang sangat sederhana yang ditunjukkan semasa dipasang di elektrik rumah boleh membantu dalam membendung masalah ini.

Di sini kita akan mempelajari dua reka bentuk litar voltan atas dan bawah, yang pertama berdasarkan transistor dan yang lain menggunakan opamp.

Litar Pemotongan Voltan Atas / Bawah Menggunakan Transistor

Anda akan terkejut mengetahui bahawa litar kecil yang bagus untuk perlindungan tersebut dapat dibina dengan hanya menggunakan beberapa transistor dan beberapa komponen pasif lain.

Melihat gambar tersebut kita dapat melihat susunan yang sangat sederhana di mana T1 dan T2 terpaku sebagai konfigurasi penyongsang, yang bermaksud T2 bertindak balas berlawanan dengan T1. Sila rujuk gambarajah litar.

Dengan kata mudah ketika T1 melakukan, T2 mati dan sebaliknya. Voltan penginderaan yang berasal dari voltan bekalan DC itu sendiri dimasukkan ke pangkal T1 melalui P1 yang telah ditetapkan.

Pratetap digunakan supaya ambang tersandung dapat ditentukan dengan tepat dan litar memahami kapan harus melakukan tindakan kawalan.

Cara Menetapkan Pratetap untuk Pemotongan Automatik

P1 ditetapkan untuk mengesan had voltan tinggi. Pada mulanya apabila voltan berada di dalam tetingkap yang selamat, T1 tetap dimatikan dan ini membolehkan voltan bias yang diperlukan untuk melewati P2 dan mencapai T2, tetap dihidupkan.

Oleh itu geganti juga terus diaktifkan dan beban yang disambungkan menerima voltan AC yang diperlukan.

Namun sekiranya berlaku, voltan utama melebihi had selamat, voltan sampel penginderaan di pangkal T1 juga naik di atas ambang yang ditetapkan, T1 segera melakukan dan mendasarkan dasar T2. Ini mengakibatkan mematikan T2 dan juga geganti dan beban yang sepadan.

“fasa tunggal vs kuasa tiga fasa ”

Oleh itu, sistem menyekat voltan berbahaya daripada mencapai beban dan melindunginya seperti yang diharapkan daripadanya.

Sekarang andaikan voltan utama terlalu rendah, T1 sudah dimatikan dan pada keadaan ini T2 juga berhenti melakukan kerana tetapan P2, yang ditetapkan sehingga T2 berhenti melakukan ketika input Mains berada di bawah tahap tidak selamat tertentu.

Oleh itu, geganti sekali lagi dimatikan, memotong daya ke beban dan mendorong langkah keselamatan yang diperlukan.

Walaupun litar cukup tepat, ambang tingkap terlalu lebar, yang bermaksud litar hanya mencetuskan tahap voltan di atas 260V dan di bawah 200V, atau di atas 130V dan di bawah 100 V untuk input bekalan normal 120 V.

Oleh itu, litar mungkin tidak begitu berguna bagi orang-orang yang mungkin mencari titik dan kawalan yang betul-betul tepat yang dapat dioptimumkan mengikut pilihan peribadi.

Untuk memungkinkan ini, beberapa opamp mungkin disertakan sebagai ganti transistor.