En vekselstrømsnettet med høj / lav afbryder vil afbryde eller afbryde strømforsyningen fra hjemmet, når der opdages en højspændings- eller lavspændingssituation. På denne måde sikrer det total sikkerhed til husets ledninger og apparater fra brandelektriske på grund af unormale overspændinger eller udbrændte lave spændinger.

Artiklen beskriver 3 nøjagtige automatiske over- og underspændingsafskærede kredsløb kan laves derhjemme for at beskytte husholdningsapparaterne mod pludselige farlige høj- og lavspændingsstrømme. De første designs forklarer et LM324-transformerbaseret kredsløb, det andet kredsløb bruger en transformerfri version, det vil sige det fungerer uden en transformer, mens det tredje koncept forklarer et transistorbaseret afskæringskredsløb, som alle kan installeres hjemme til styring over og under spændingsafbrydelsesbeskyttelse.

Oversigt

AC-strømforsyningen til høj- og lavspænding, der er beskrevet i denne artikel, er meget let at bygge og alligevel meget pålidelig og nøjagtig. Kredsløbet bruger en enkelt IC LM 324 til den nødvendige detektion og skifter øjeblikkeligt de relevante relæer, så de tilsluttede belastninger isoleres fra de farlige indgange.

Kredsløbet giver også visuelle indikationer af de respektive spændingsniveauer i ethvert øjeblik.

Det følgende kredsløb anvender en transformer til strømforsyning af kredsløbet

Kredsløbsdiagram

Deleliste til det foreslåede beskyttelseskredsløb med høj, lav netspænding.

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
P1, P2, P3, P4 = 10 K forudindstillinger
C1 = 1000 uF / 25 V,
OP1, OP2 = MCT 2E, optokobling
Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 volt, 400 mW,
D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N4148,
T1, T2 = BC547B,
LED = RØD, GRØN som ønsket,
Transformer = 0 - 12 V, 500 mA
Relæ = SPDT, 12 Volt, 400 Ohm

Kredsløb

I et af mine tidligere indlæg så vi et meget simpelt, men alligevel effektivt design af et strømforsynings- og lavspændingsafbryderkredsløb, som er i stand til at skifte og afbryde strømmen fra at nå de tilsluttede apparater, når indgangsspændingen krydser over eller under de farlige tærskler.

På grund af designens alt for enkle involvering, der kun involverer et par transistorer, har kredsløbet sine egne begrænsninger, hvor den største begrænsning er mindre nøjagtighed og betydelig hysterese, hvilket resulterer i et højt tærskelgab på mere end 60 volt mellem de høje og lave grænser.

Det nuværende design af et højspændings- og lavspændingsafbrydelseskredsløb er ikke kun meget nøjagtigt, men giver også visuelle indikationer vedrørende de relevante spændingsinsteps. Nøjagtigheden er så høj, at næsten tærsklerne kan adskilles og registreres inden for 5 volt.

Inkorporeringen af opamper i kredsløbet udstyrer det med ovenstående funktion, og derfor bliver hele ideen meget pålidelig.

Lad os forstå kredsløbet i detaljer:

Sådan fungerer opamps som komparatorer

Opamps, A1, A2, A3, A4 fås fra en enkelt IC 324, som er en quad opamp IC, der består af fire opamp-blokke i en pakke.

“grundlæggende elektroniske projekter for begyndere ”

IC'en er enestående pålidelig og nem at konfigurere og udgør næppe et problem med dens funktion, kort sagt har den robuste specifikationer og er for fleksibel med de fleste konfigurationer.

De fire opamper er rigget som spændingskomparatorer. De inverterende indgange for alle opamperne er fastspændt til en fast referenceværdi på 6 volt, hvilket udføres gennem et modstands- / zenernetværk for ech af opamperne diskret.

Den ikke-inverterende indgang fra A1 til A4 er forbundet til strømforsyningen i kredsløbet gennem et spændingsdelernetværk dannet af henholdsvis forudindstillingerne P1, P2, P3 og P4.

Forudindstillingerne kan justeres efter ønske for at vende udgangene fra de respektive opamper, når det relevante indgangsniveau krydser det indstillede referenceniveau over de respektive opamps inverterende indgange.

Udgangene fra A1 til A4 er integreret i LED-indikatorer på en ret speciel måde. Her i stedet for at følge den konventionelle metode til at forbinde LED-katoderne til jorden, er den forbundet med output fra den foregående opamps output.

Dette specielle arrangement sikrer, at kun en relevant LED tændes som reaktion på stigende eller faldende spændingsniveauer fra opamperne.

Sådan fungerer optokoblere

To opt-koblinger introduceres i serie med de øverste og nederste lysdioder, så optoer også leder med de relevante lysdioder under høje og lave spændingsniveauer, specificeret som farlige tærskler.

Ledning af optokoblerne skifter øjeblikkeligt den interne transistor, som igen skifter det respektive relæ.

Polerne på de to relæer og polerne på relæerne er forbundet i serie, inden de leverer output gennem dem til belastningen.

Serieforbindelsen af kontakterne sikrer, at hvis nogen af relæet leder, afbrydes strømforsyningen til lasten eller det tilsluttede apparat.

Hvorfor opamps komparatorer arrangeret i serie

På normale niveauer kan opamp A1, A2 eller endda A3 lede, fordi alle disse er arrangeret i en inkrementel rækkefølge og fortsætter med at skifte i rækkefølge som reaktion på gradvist stigende spændinger og omvendt.

Antag at på visse normale niveauer A1, A2 og A3 alle er ledende (høje output) og A4 ikke leder, på dette tidspunkt vil kun den LED, der er tilsluttet R7, lyse, fordi dens katode modtager det krævede negative fra output af A4, hvorimod katoder til de lavere LED'er er alle høje på grund af de høje potentialer fra ovenstående opamper.

LED'en, der er tilsluttet R8, forbliver også slukket, fordi A4-output er lavt.

Ovennævnte resultater har passende indflydelse på de respektive optkoblinger og relæerne således, at relæerne kun opfører sig under farlig lav eller farlige højspændingsniveauer kun registreret af henholdsvis A1 og A4.

Brug af Triac i stedet for Relæer til afskæringen

Efter nogle analyser indså jeg, at ovennævnte høje, lave netspænding afbrudte beskyttelseskredsløb kunne forenkles til en meget lettere version ved hjælp af en enkelt triac. Se diagrammet nedenfor, det er selvforklarende og meget let at forstå.

Men hvis du har problemer med at forstå det, skal du skyde mig en kommentar.

Brug af Triac i stedet for Relæer til afskæringen

Ændring af designet til en transformerfri version

Den transformerløse strømforsyning med høj lavspændingsafbrydelse af ovenstående forklarede design kan visualiseres i følgende diagram:

Advarsel: Det nedenfor viste kredsløb er ikke isoleret fra lysnettet. Håndter med yderste forsigtighed for at undgå et fatalt uheld.

Hvis et enkelt relæ er beregnet til at blive brugt i stedet for en triac, kan designet ændres som vist i følgende figur:

Brug en 22uF / 25V kondensator på tværs af transistorbasen og jorden, bare for at sikre, at relæet ikke stammer i skifteperioderne ...

Brug af PNP Relay Driver

Som vist i det givne lysnet AC høj, lavspændingsbeskyttelseskredsløb , kan vi se to opamper fra IC LM 324 bruges til den krævede detektion.

Den øvre opamp har sin ikke-inverterende indgang rigget til en forudindstilling og afsluttes med forsyningens jævnstrømsspænding, pin nr. 2 er her forsynet med et referenceniveau, så snart potentialet ved pin nr. 3 går over den indstillede tærskel (ved P1), bliver opampens output høj.

På samme måde er den nedre opamp også konfigureret til en vis spændingstærskeldetektion, men her er benene bare vendt, hvilket gør opamp-output til at gå højt med lavspændingsindgangsdetektering.

“hvad er højpasfilter ”

Derfor reagerer den øvre opamp på højspændingstærsklen og den nedre opamp til lavspændingstærsklen. For begge detektioner bliver output fra den respektive opamp høj.

Dioder D5 og D7 sørger for, at deres forbindelsespunkt producerer et fælles output fra opamp-output pin-udgangene. Således når en hvilken som helst af opamp-output bliver høj, produceres den ved krydset mellem D5, D7 katoder.

Transistor T1's base er forbundet til ovennævnte diodeforbindelse, og så længe opampens output forbliver lav, får T1 lov til at lede ved at få forspændingen gennem R3.

I det øjeblik et hvilket som helst af opamp-output bliver højt (hvilket kan ske under unormale spændingsforhold), bliver diodeforbindelsen også høj og begrænser T1 fra at lede.

Relæ R1 slukker straks for sig selv og den tilsluttede belastning. Således forbliver den tilsluttede belastning TIL, så længe opampudgangene er lave, hvilket igen kun kan ske, når indgangsnettet er inden for det sikre vinduesniveau, som justeret af P1 og P2. P1 er indstillet til at detektere høje spændingsniveauer, mens P2 for det lavere usikre spændingsniveau.

Strømforsyning med høj lavspænding afskåret kredsløb ved hjælp af IC 741

Pin detaljer for IC LM 324

Deleliste til ovenstående hoved-, lavspændingsbeskyttelseskredsløb

R1, R2, R3 = 2K2,
P1og P2 = 10K forudindstillet,
C1 = 220uF / 25V
Alle dioder er = 1N4007,
T1 = BC557,
Relæ = 12 V, 400 ohm, SPDT,
opamps = 2 opamps fra IC LM 324
Zeners = 4,7 volt, 400mW,
Transformer = 12V, 500mA

Printkortlayout

Strømforsyning med høj lavspænding afskåret kredsløb PCB layout

Indtil videre har vi lært en IC-version af kredsløbet, lad os nu se, hvordan en 220V eller 120V strømforsyning, der drives over spænding og underspændingsbeskyttelse, kan bygges ved hjælp af blot et par transistorer.

Et meget simpelt kredsløb, der præsenteres, når det er installeret i huset, kan hjælpe med at begrænse problemet i høj grad.

Her lærer vi to designs af over- og underspændingskredsløb, den første baseret på transistorer og den anden ved hjælp af en opamp.

Over / underspænding afskåret kredsløb ved hjælp af transistorer

Du vil blive overrasket over at vide, at et dejligt lille kredsløb til den nævnte beskyttelse kan bygges ved hjælp af blot et par transistorer og et par andre passive komponenter.

Ser man på figuren kan vi se et meget simpelt arrangement, hvor T1 og T2 er fastgjort som en inverterkonfiguration, hvilket betyder at T2 reagerer modsat på T1. Se kredsløbsdiagrammet.

Med enkle ord, når T1 udfører, T2 slukker og omvendt. Registreringsspændingen, der er afledt af selve DC-forsyningsspændingen, tilføres basen af T1 via forudindstillet P1.

Forudindstillingen bruges, så udløsningstærsklerne kan bestemmes nøjagtigt, og kredsløbet forstår, hvornår kontrolhandlingerne skal udføres.

Sådan indstilles forudindstillingen til automatisk afskæring

P1 er indstillet til at detektere høje spændingsgrænser. Oprindeligt når spændingen er inden for det sikre vindue, forbliver T1 slukket, og dette gør det muligt for den krævede forspænding at passere gennem P2 og nå T2 og holde den tændt.

Derfor forbliver relæet aktiveret, og den tilsluttede belastning modtager den krævede vekselstrømsspænding.

Men hvis det antages, at netspændingen overstiger den sikre grænse, registreres prøvespændingen ved bunden af T1 også over den indstillede tærskel, T1 dirigerer straks T2-basen. Dette resulterer i frakobling af T2 og også relæet og den tilsvarende belastning.

“typer fejl ved måling ”

Systemet begrænser således den farlige spænding fra at nå belastningen og beskytter den som forventet af den.

Antag nu, at netspændingen går for lavt, T1 allerede er slukket, og i denne situation holder T2 også op med at lede på grund af indstillingerne for P2, som er indstillet, så T2 holder op med at lede, når strømindgangen går under et bestemt usikkert niveau.

Således udløses relæet igen, hvilket afbryder strømmen til lasten og beder om de krævede sikkerhedsforanstaltninger.

Selvom kredsløbet er rimeligt nøjagtigt, er vinduetærsklen for bred, hvilket betyder, at kredsløbet kun udløses for spændingsniveauer over 260V og under 200V, eller over 130V og under 100V for 120V normale forsyningsindgange.

Derfor er kredsløbet muligvis ikke særlig nyttigt for folk, der måske leder efter absolut nøjagtige udløsepunkter og kontrolelementer, som kan optimeres efter deres personlige præference.

For at gøre dette muligt kan det være nødvendigt at inkludere et par opamper i stedet for transistorer.