Yüksek / düşük voltaj korumalı elektronik devre kesici

Voltaj dalgalanmaları her zaman bir sorun olmuştur ve AC cihazlardaki arızaların çoğundan sorumludur. Ekmek kızartma makinesi gibi normal bir ev aleti veya CNC gibi yüksek performanslı bir endüstriyel makine olsun, her şeyin yalnızca maksimum verimde sorunsuz çalışacağı bir nominal voltajı vardır. Maalesef Yurtiçi / Endüstriyel Hatlarımız bize çeşitli nedenlerden dolayı bu nominal gerilimi sağlayamıyor, bu nedenle bu projede, yüksek / düşük bir gerilim algılandığında yükü kesmek için bir röleyi tetikleyebilecek basit bir elektronik devre kesici inşa edeceğiz.

Bu proje, ünlü op-amp LM358 etrafında tasarlandı. Op-amp'i Diferansiyel modda çalıştıracağız, böylece mevcut voltajı önceden ayarlanmış bir voltajla karşılaştıracağız. Tüm proje bir ekmek tahtası üzerine (elektrik hatları hariç) inşa edilebilir ve çok kısa sürede çalışır hale getirilebilir. Öyleyse başlayalım…..

Devre Kesici için Gerekli Bileşenler:

1. LM358 (Çift Paket İşlemci)
2. 7805 (+ 5V regülatör)
3. 12V Kademeli Trafo
4. 5V Röle
5. BC547 (2 Adet)
6. 10K Değişken POT
7. 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K Dirençler
8. 100uF, 10uF, 0.1uF Kapasitörler
9. Diyot Köprüsü
10. Kabloların Bağlanması
11. Ekmek Tahtası

Devre şeması:

Elektronik devre kesicinin tam şematik diyagramı aşağıdaki resimde verilmiştir. Aynı açıklama için daha fazlasını okuyun.

Devre Açıklaması:

Yukarıda devre kesici şemasında gösterildiği gibi, gerçekten basittir ve sadece bir grup direnç, kapasitör ve diğer şeylerdir. Ama tüm bunların arkasında gerçekte olan şey. Bileşenlerin değerleri nasıl seçilir ve buradaki rolü nedir?

Bu soruyu her bölüme ayırarak ve aşağıda açıklayarak cevaplamaya çalıştım.

Güç Bölümü:

Op-amp, bu elektronik devre kesici diyagramının kalbidir. Bu op-amp'e güç sağlamak için düzenlenmiş bir 5V kaynağına ihtiyacımız var. Ayrıca akım voltajını (herhangi bir zamanda Voltaj) op-amp'e beslememiz gerekir. Op-amp, 5V ile güçlendirildiği için yalnızca 5V'a kadar işleyebilir. Bu nedenle Giriş AC voltajını (220V AC) 0-5V DC'ye çevirmemiz gerekir.

Yani yukarıdaki devre iki amacı çözer.

1. Devreyi çalıştırmak için sabit bir 5V sağlayın
2. Op-amp için Giriş AC voltajını 0-5V'a düşürür

Bunu başarmak için 220V AC'yi 12V AC'ye çeviren 12V Kademeli bir transformatör kullandık, ardından bir diyot köprüsü ile 12V DC'ye (Yaklaşık) doğrultduk ve ardından bir 7805 Voltaj regülatörü kullanarak voltajı 5V'a ayarladık. Giriş voltajındaki herhangi bir değişiklik, diyot köprüsünün çıkış tarafındaki voltaj değerini etkileyecektir. Dolayısıyla bu voltaj, AC şebekesinin "akım voltajı" olarak kabul edilebilir. 5.1K direnç ve 10K POT (potansiyel bölücü oluşturan) kullanarak, voltajı 0-5V arasında haritalandırdık.

Op-Amp Bölümü:

Bu bölüm, karşılaştırmanın yapıldığı kısımdır. Op-amp bölümünde iki alt bölümümüz var. Biri “akım gerilimini” Yüksek Gerilim değeri ile karşılaştırmak için, diğeri ise Düşük Gerilim Değeri ile karşılaştırmak için kullanılır. Her iki bölüm de aşağıdaki resimde gösterilmektedir.

Yukarıda gösterilen op-amp devresi, bir Op-amp'in Diferansiyel modudur. Op-amp, elektronik devrelerin çoğu için gerçekten bir çalışma atıdır, birçok çalışma modu ve Toplama, çıkarma, yükseltme vb. Uygulamalara sahiptir… Burada onu voltaj bir karşılaştırıcı olarak kullandık.

Öyleyse voltaj karşılaştırıcı nedir ve neden burada onlara ihtiyacımız var?

Bizim durumumuzdaki bir voltaj karşılaştırıcısı, pim 3 ve 2 arasındaki voltajı karşılaştırır ve pim 3'teki voltaj pim 2'den büyükse, pim 1'deki çıkış yükselir (3,6V), aksi takdirde çıkış 0V olur. Bir yüksek / düşük voltaj tetiklemesi elde etmek için "akım Gerilimi" ni önceden ayarlanmış Yüksek ve Alçak gerilim ile karşılaştırırız.

Yukarıda gösterilen devrede düşük voltaj eşiği, 1K ve 2K dirençleri kullanılarak pim 2'de ayarlanır. Yüksek voltaj eşiği, 1K ve 2.2K dirençler kullanılarak pimlerde 5 ayarlanır.

Bu dirençlerin kullanılması bir potansiyel bölücü oluşturur ve 3.33V'luk bir düşük voltaj kesmesi ve 3.43V'lik bir yüksek Voltaj kesmesi sağlar. Bu, yalnızca "akım voltajı" 3,33V ila 3,43V arasındaysa, her iki op-amp'in de yüksek olacağı anlamına gelir.

Not: Eşik voltajlarını 3.33V ve 3.43 Volt'a ayarladım çünkü üst kesimim 230V ve aşık kesimi 220V idi. Bunları uygun şekilde ayarlayabilir ve ardından "akım voltajını" kontrol etmek için 10K potu kullanarak devreyi kalibre edebilirsiniz.

Röle Bölümü:

AC yükünü bağladığımız yer burası. Röle, AC yükünü AÇMAK / KAPATMAK için kullanılır.

Op-amp bölümünde tartışıldığı gibi. Her iki op-amp, yalnızca voltaj Yüksek ve Düşük voltaj kesme sınırları arasında ise yükselir. Bu nedenle, bir AC yükünü yalnızca op-amp'in her iki çıkışı da yüksekse açmalıyız. Burada " Düşük Voltaj Tetikleyicisi " ve " Yüksek Voltaj Tetikleyicisi " sırasıyla pim 1 ve pim 7'nin çıkışıdır.

Sadece her ikisi de yüksekse, Röle zemine oturacak ve tetiklenecektir. Röle üzerinden bağlanan AC yükü (burada bir Lamba) kimliği. Akım sınırlaması için 1K'lık bir direnç kullanılır.

Devrenin çalışmasını sağlamak için nasıl çalıştığını anladıktan sonra sorun olmayacaktır. "Yüksek Gerilim Tetikleyiciniz" ve "Düşük Gerilim Tetikleyiciniz" arasında "akım Gerilimimizi" ayarlamak için devreleri bağlayın ve 10K potu kullanın. Şimdi, AC ana Voltajında ​​herhangi bir değişiklik varsa, op-amp'inizden biri düşük olacak ve röleniz kapanacak, böylece ona bağlı Yükü kapatacaktır.

Devrenizi Yüksek veya düşük voltaj eşik değerlerine göre doğrulamak / değiştirmek için buraya ekli simülasyon dosyasını da kullanabilirsiniz.

Simülasyon, giriş voltajını değiştirmek için bir Potansiyometre ve yük olarak bir Yeşil LED kullanır. Devreyi daha iyi anlamanıza yardımcı olacak her terminaldeki voltaj değerlerini de izleyebilirsiniz.

Umarım bu devre kesici projesini beğenmişsinizdir ve arkasındaki çalışmayı anlamışsınızdır. Projenin tam çalışması aşağıdaki videoda görülebilir.

Bu proje, sizin için bir anlam ifade ediyorsa, düşünmek isteyebileceğiniz aşağıdaki dezavantajlardan muzdariptir.

1. Burada ölçülen voltaj, Vrms voltajı değildir. Değer ayrıca zirvelere ve dalgalanmalara maruz kalır
2. Yükünüz, voltaj kademeli olarak düşerse / yükselirse (çoğu durumda olmaz) bir anahtarlama etkisi yaşayabilir.
3. 5A'dan fazla akım tüketen yükleri bağlamayın. Bu, büyük olasılıkla aktarıcınızı ve sürücüsünü öldürecektir.

Daha fazla bilgi edinmek için bu benzer projeyi de inceleyebilirsiniz: PIC Mikrodenetleyiciyi kullanarak Yüksek / Düşük Voltaj Algılama