เบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์พร้อมระบบป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูง / ต่ำ

ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเป็นปัญหาเสมอมาและเป็นสาเหตุของความล้มเหลวส่วนใหญ่ในเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องใช้ในบ้านทั่วไปเช่นเครื่องปิ้งขนมปังหรือเครื่องจักรอุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูงเช่น CNC ทุกอย่างมีแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้เท่านั้นซึ่งจะทำงานได้โดยไม่มีปัญหาใด ๆ ด้วยประสิทธิภาพสูงสุด น่าเสียดายที่สายงานในประเทศ / อุตสาหกรรมของเราไม่สามารถให้แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดนั้นแก่เราได้เนื่องจากสาเหตุหลายประการดังนั้นในโครงการนี้เราจะสร้างเบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์อย่างง่ายซึ่งอาจทำให้รีเลย์ตัดการเชื่อมต่อโหลดเมื่อตรวจพบแรงดันไฟฟ้าสูง / ต่ำ

โครงการนี้ออกแบบโดยใช้ op-amp LM358 ที่มีชื่อเสียง เรากำลังจะทำให้ op-amp ทำงานในโหมด Differential จึงทำการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันกับแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า โครงการทั้งหมดสามารถสร้างขึ้นบนกระดานขนมปัง (ยกเว้นสายไฟ) และสามารถทำงานได้ในเวลาไม่นาน มาเริ่มกันเลย…..

ส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับ Circuit Breaker:

1. LM358 (แพ็กเกจคู่แอมป์)
2. 7805 (ตัวควบคุม + 5V)
3. 12V Step Down Transformer
4. รีเลย์ 5V
5. BC547 (2Nos)
6. หม้อตัวแปร 10K
7. ตัวต้านทาน 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K
8. 100uF, 10uF, 0.1uF ตัวเก็บประจุ
9. ไดโอดบริดจ์
10. การเชื่อมต่อสายไฟ
11. คณะกรรมการขนมปัง

แผนภูมิวงจรรวม:

แผนผังที่สมบูรณ์ของเบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์มีให้ในภาพด้านล่าง อ่านเพิ่มเติมสำหรับคำอธิบายเดียวกัน

คำอธิบายวงจร:

ดังที่แสดงไว้ด้านบนในแผนผังเบรกเกอร์มันง่ายมากและเป็นเพียงตัวต้านทานตัวเก็บประจุและสิ่งอื่น ๆ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นจริงเบื้องหลังสิ่งเหล่านี้ วิธีการเลือกค่าของส่วนประกอบและบทบาทของส่วนประกอบเหล่านี้คืออะไร?

ฉันได้พยายามตอบคำถามนี้โดยแยกเป็นส่วน ๆ และอธิบายไว้ด้านล่าง

ส่วนพลังงาน:

สหกรณ์แอมป์เป็นหัวใจของเรื่องนี้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เบรกแผนภาพเราต้องการแหล่งจ่ายไฟ 5V ที่มีการควบคุมเพื่อจ่ายไฟให้กับแอมป์นี้ นอกจากนี้เราต้องป้อนแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน (แรงดันไฟฟ้า ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง) ไปยัง op-amp op-amp สามารถรองรับได้สูงสุด 5V เท่านั้นเนื่องจากใช้พลังงานจาก 5V ดังนั้นเราต้องแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุต AC (220V AC) เป็น 0-5V DC

ดังนั้นวงจรข้างต้นจึงช่วยแก้วัตถุประสงค์สองประการ

1. ให้ 5V คงที่เพื่อเปิดวงจร
2. แมปแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับอินพุตลงเป็น 0-5V สำหรับ op-amp

เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้เราได้ใช้หม้อแปลง 12V Step Down ซึ่งแปลง 220V AC เป็น 12V AC จากนั้นเราแก้ไขด้วยไดโอดบริดจ์เป็น 12V DC (โดยประมาณ) จากนั้นควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็น 5V โดยใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 7805 การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะส่งผลต่อค่าของแรงดันไฟฟ้าในด้านเอาต์พุตของสะพานไดโอด ดังนั้นแรงดันไฟฟ้านี้จึงถือได้ว่าเป็น "แรงดันไฟฟ้า" ของสายไฟ AC ด้วยการใช้ตัวต้านทาน 5.1K และ 10K POT (การสร้างตัวแบ่งที่มีศักยภาพ) เราได้แมปแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 0-5V

ส่วน Op-Amp:

ส่วนนี้เป็นส่วนที่เกิดการเปรียบเทียบ เรามีสองแผนกย่อยในส่วนของแอมป์ หนึ่งใช้เพื่อเปรียบเทียบ“ แรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน” กับค่าแรงดันไฟฟ้าสูงและอีกค่าหนึ่งใช้เพื่อเปรียบเทียบกับค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำ ทั้งสองส่วนแสดงในภาพด้านล่าง

วงจร op-amp ที่แสดงด้านบนคือโหมด Differential ของ Op-amp Op-amp เป็นม้าทำงานสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่มีโหมดการทำงานและแอพพลิเคชั่นมากมายเช่นการรวมการลบการขยายและอื่น ๆ… เราได้ใช้มันเป็นตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่นี่

เครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคืออะไรและทำไมเราถึงต้องการที่นี่?

เครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าในกรณีของเราจะเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าระหว่างพิน 3 และ 2 และถ้าแรงดันไฟฟ้าบนพิน 3 มากกว่าพิน 2 เอาต์พุตที่พิน 1 จะสูง (3.6V) มิฉะนั้นเอาต์พุตจะเป็น 0V เราเปรียบเทียบ "แรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน" กับแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าสูง / ต่ำ

ในวงจรที่แสดงด้านบนเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าต่ำกำหนดไว้ที่พิน 2 โดยใช้ตัวต้านทาน 1K และ 2K เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าสูงกำหนดไว้ที่หมุด 5 โดยใช้ตัวต้านทาน 1K และ 2.2K

การใช้ตัวต้านทานเหล่านี้จะสร้างตัวแบ่งที่มีศักยภาพและให้แรงดันไฟฟ้าต่ำ 3.33V และ 3.43V เป็นตัวตัดแรงดันสูง ซึ่งหมายความว่าเฉพาะในกรณีที่ "แรงดันไฟฟ้า" อยู่ระหว่าง 3.33V ถึง 3.43V ทั้งออปแอมป์จะสูงขึ้น

หมายเหตุ: ฉันได้ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่เกณฑ์ไว้ที่ 3.33V และ 3.43 โวลต์เนื่องจากตัวตัดส่วนบนของฉันคือ 230V และคนรักที่ถูกตัดคือ 220V คุณสามารถตั้งค่าตามนั้นแล้วปรับเทียบวงจรโดยใช้หม้อ 10K เพื่อควบคุม "แรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน"

ส่วนรีเลย์:

นี่คือสถานที่ที่เราต่อโหลด AC รีเลย์ใช้เพื่อเปิด / ปิดโหลด AC

ตามที่กล่าวไว้ในส่วนของ op-amp. ทั้ง op-amp จะสูงก็ต่อเมื่อแรงดันไฟฟ้าอยู่ระหว่างขีด จำกัด การตัดแรงดันไฟฟ้าสูงและแรงดันต่ำ ดังนั้นเราจึงต้องเปิดโหลด AC ก็ต่อเมื่อเอาต์พุตของ op-amp สูงเท่านั้น ต่อไปนี้ " ทริกเกอร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ " และ " ทริกเกอร์แรงดันสูง " คือเอาต์พุตของพิน 1 และพิน 7 ตามลำดับ

เฉพาะในกรณีที่ทั้งสองสูงรีเลย์จะได้รับกราวด์และจะถูกทริกเกอร์ รหัสโหลด AC (ที่นี่คือหลอดไฟ) เชื่อมต่อผ่านรีเลย์ ใช้ตัวต้านทาน 1K สำหรับการ จำกัด กระแส

เมื่อคุณเข้าใจวิธีการทำงานของวงจรจึงจะไม่มีปัญหา เพียงแค่ต่อวงจรและใช้หม้อ 10K เพื่อตั้งค่า "แรงดันไฟฟ้า" ของเราระหว่าง "ทริกเกอร์แรงดันสูง" และ "ทริกเกอร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ" ตอนนี้หากมีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหลักอย่างใดอย่างหนึ่งของ op-amp ของคุณจะเหลือน้อยและรีเลย์ของคุณจะดับลงดังนั้นจึงปิด Load ที่เชื่อมต่ออยู่

คุณยังสามารถใช้ไฟล์จำลองที่แนบมานี้เพื่อตรวจสอบ / แก้ไขวงจรของคุณตามค่าเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำของคุณ

การจำลองใช้โพเทนชิออมิเตอร์เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและไฟ LED สีเขียวเป็นโหลด คุณยังสามารถตรวจสอบค่าแรงดันไฟฟ้าที่แต่ละขั้วซึ่งจะช่วยให้คุณเข้าใจวงจรได้ดีขึ้นมาก

หวังว่าคุณจะชอบโครงการเบรกเกอร์นี้และเข้าใจการทำงานเบื้องหลัง การทำงานทั้งหมดของโครงการสามารถดูได้จากวิดีโอด้านล่าง

โครงการนี้มีข้อบกพร่องต่อไปนี้ซึ่งคุณอาจต้องการพิจารณาในกรณีที่มีความหมายกับคุณ

1. แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ที่นี่ไม่ใช่แรงดัน Vrms มูลค่ายังขึ้นอยู่กับจุดสูงสุดและระลอกคลื่น
2. การโหลดของคุณอาจประสบกับเอฟเฟกต์การสลับหากแรงดันไฟฟ้าลดลง / เพิ่มขึ้นทีละน้อย (ในกรณีส่วนใหญ่จะไม่)
3. อย่าเชื่อมต่อโหลดที่ใช้กระแสไฟฟ้ามากกว่า 5A สิ่งนี้มักจะฆ่ารีเลย์และไดรเวอร์ของคุณ

คุณยังสามารถตรวจสอบโครงการที่คล้ายกันนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม: การตรวจจับแรงดันไฟฟ้าสูง / ต่ำโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC