- Komponenter, der kræves til afbryder:
- Kredsløbsdiagram:
- Forklaring af kredsløb:
- Strømafsnit:
- Op-Amp-sektion:
- Relæ sektion:
Spændingsudsving har altid været et problem og er ansvarlige for det meste af svigt i vekselstrømsapparater. Det være sig et normalt husholdningsapparat som en brødrister eller en højtydende industriel maskine som en CNC, alt har kun en nominel spænding, hvorpå den kører uden problemer ved sin maksimale effektivitet. Desværre leverer vores indenlandske / industrielle linjer os ikke den nominelle spænding på grund af forskellige årsager, og derfor skal vi i dette projekt bygge en simpel elektronisk afbryder, der kan udløse et relæ til at afbryde belastningen, når en høj / lav spænding registreres.
Dette projekt er designet omkring den berømte op-amp LM358. Vi vil få op-amp'en til at fungere i Differential-tilstand, hvilket gør det til at sammenligne strømspændingen med en forudindstillet spænding. Hele projektet kan bygges på et brødbræt (undtagen kraftledningerne) og kunne få arbejdet på ingen tid. Så lad os komme i gang…..
Komponenter, der kræves til afbryder:
- LM358 (Dual Package Op-amp)
- 7805 (+ 5V regulator)
- 12V trin ned transformer
- 5V relæ
- BC547 (2Nos)
- 10K variabel POT
- 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K modstande
- 100uF, 10uF, 0.1uF kondensatorer
- Diode Bridge
- Tilslutning af ledninger
- Brødbræt
Kredsløbsdiagram:
Det komplette skematiske diagram over elektronisk afbryder er vist i nedenstående billede. Læs yderligere for at få en forklaring af det samme.
Forklaring af kredsløb:
Som vist ovenfor i skemaet til afbryderen er det virkelig simpelt og bare en flok modstande, kondensatorer og andre ting. Men hvad der faktisk sker bag alle disse. Hvordan vælges komponenternes værdier, og hvilken rolle har de her?
Jeg har forsøgt at besvare dette spørgsmål ved at opdele dem i hvert segment og forklare dem nedenfor.
Strømafsnit:
Op-amp er hjertet i dette elektroniske afbryderdiagram. Vi har brug for en reguleret 5V forsyning til at drive denne op-amp. Vi er også nødt til at føre strømspændingen (spænding til enhver tid) til op-amp. Op-amp kan kun håndtere op til 5V, da den får strøm fra 5V. Derfor er vi nødt til at konvertere indgangsspændingen (220V AC) til 0-5V DC.
Så ovenstående kredsløb løser to formål.
- Giv en konstant 5V til at tænde for kredsløbet
- Kortlægger indgangsspændingen til 0-5V for op-amp
For at opnå dette har vi brugt en 12V Step Down transformer, der konverterer 220V AC til 12V AC, så retter vi den med en diode bro til 12V DC (ca.) og regulerer derefter spændingen til 5V ved hjælp af en 7805 spændingsregulator. Eventuelle ændringer i indgangsspændingen vil påvirke værdien af spændingen på udgangssiden af diodebroen. Derfor kan denne spænding betragtes som "strømspændingen" i lysnettet. Ved at bruge en 5.1K modstand og en 10K POT (der danner en potentialdeler) har vi kortlagt spændingen mellem 0-5V.
Op-Amp-sektion:
Dette afsnit er den del, hvor sammenligningen finder sted. Vi har to underinddelinger i op-amp sektionen. Den ene bruges til at sammenligne “strømspændingen” med højspændingsværdien, og den anden bruges til at sammenligne med lavspændingsværdien. Begge sektioner er vist på billedet nedenfor.
Op-amp kredsløbet vist ovenfor er Differential mode for en Op-amp. Op-amp er virkelig en arbejdshest for de fleste elektronik kredsløb, den har mange driftsformer og applikationer som Summing, subtraktion, forstærkning osv… Vi har brugt det som en spænding en komparator her.
Så hvad er en spændingskomparator, og hvorfor har vi brug for dem her?
En spændingskomparator sammenligner i vores tilfælde spændingen mellem benene 3 og 2, og hvis spændingen på pin 3 er større end pin 2, bliver output ved pin 1 høj (3,6V) ellers bliver output 0V. Vi sammenligner "strømspændingen" med den forudindstillede høj og lav spænding for at få en høj / lav spændingsudløser.
I kredsløbet vist ovenfor er lavspændingstærsklen indstillet på pin 2 ved hjælp af modstandene 1K og 2K. Højspændingstærsklen indstilles på benene 5 ved hjælp af 1K- og 2.2K-modstandene.
Brug af disse modstande danner en potentiel skillevæg og giver en 3,33 V lavspændingsafbrydelse og 3,43 V som højspændingsafbrydelse. Dette betyder, at kun hvis “strømspændingen” er mellem 3.33V og 3.43V, vil begge op-forstærkere blive høje.
Bemærk: Jeg har indstillet tærskelspændingerne til 3,33V og 3,43 volt, da min øverste afskæring var 230V og elskæringsafskæringen var 220V. Du kan indstille dem i overensstemmelse hermed og derefter kalibrere kredsløbet ved hjælp af 10K potten til at kontrollere “strømspændingen”.
Relæ sektion:
Dette er stedet, hvor vi fastgør vekselstrømsbelastningen. Relæet bruges til at tænde / slukke for AC-belastningen.
Som diskuteret i op-amp sektionen. Både op-forstærkeren bliver kun høj, hvis spændingen er mellem høj- og lavspændingsgrænserne. Så vi er nødt til kun at tænde for en AC-belastning, hvis begge op-forstærkerens output er høje. Her er “ Lavspændingstrigger ” og “ Højspændingstrigger ” output af henholdsvis pin 1 og pin 7.
Kun hvis begge er høje, får relæet sin jord, og det udløses. AC-belastningen (her en lampe) er forbundet via relæet. En modstand på 1K bruges til strømbegrænsning.
Når du først har forstået, hvordan kredsløbet fungerer, får det ikke noget problem. Tilslut blot kredsløbene og brug 10K-potten til at indstille vores “nuværende spænding” mellem din “Højspændingstrigger” og “Lavspændingstrigger”. Hvis der nu er nogen ændring i vekselstrømsspændingen, vil en af din op-forstærker gå lavt, og dit relæ slukkes og dermed slukke for den belastning, der er tilsluttet den.
Du kan også bruge den vedhæftede simuleringsfil her til at verificere / ændre dit kredsløb baseret på dine tærskelværdier for høj eller lav spænding.
Simuleringen bruger et potentiometer til at variere indgangsspændingen og en grøn LED som belastning. Du kan også overvåge spændingsværdierne på hver terminal, som hjælper dig med at forstå kredsløbet meget bedre.
Håber du kunne lide dette afbryderprojekt og forstod arbejdet bag det. Den komplette bearbejdning af projektet kan ses i videoen nedenfor.
Dette projekt lider af følgende ulemper, som du måske vil overveje, bare hvis det betyder for dig.
- Spændingen målt her er ikke Vrms-spænding. Værdien udsættes også for toppe og krusninger
- Din belastning kan opleve en skifteeffekt, hvis spændingen falder / stiger gradvist (i de fleste tilfælde vil den ikke).
- Tilslut ikke belastninger, der bruger strøm mere end 5A. Dette vil sandsynligvis dræbe dit relæ og dets driver.
Du kan også tjekke dette lignende projekt for at lære mere: Høj / lav spændingsdetektion ved hjælp af PIC Microcontroller