Electronic circuit breaker na may proteksyon ng mataas / mababang boltahe

Ang mga pagbagu-bago ng boltahe ay palaging isang problema at responsable para sa karamihan ng kabiguan sa mga kagamitan sa AC. Maging isang normal na kasangkapan sa bahay tulad ng isang Toaster o isang mataas na pagganap na pang-industriya na makina tulad ng isang CNC, ang lahat ay may rate na boltahe lamang kung saan ito tatakbo nang walang anumang problema sa maximum na kahusayan nito. Sa kasamaang palad ang aming Domestic / Industrial Lines ay nabigo upang ibigay sa amin ang na-rate na boltahe dahil sa iba't ibang mga kadahilanan, samakatuwid sa proyektong ito ay magtatayo kami ng isang simpleng electronic circuit breaker na maaaring magpalitaw ng isang relay upang idiskonekta ang pagkarga kapag may nakita ng mataas / mababang boltahe.

Ang proyektong ito ay dinisenyo sa paligid ng tanyag na op-amp LM358. Gagawin namin ang op-amp na gumagana sa Differential mode sa gayon ginagawa itong ihambing ang kasalukuyang boltahe na may isang preset na boltahe. Ang buong proyekto ay maaaring maitayo sa isang board ng tinapay (maliban sa mga linya ng kuryente) at maaaring magawa nang hindi mabilis. Kaya't magsimula tayo…..

Mga Kinakailangan na bahagi para sa Circuit Breaker:

LM358 (Dual Package Op-amp)
7805 (+ 5V regulator)
12V Step Down Transformer
5V Relay
BC547 (2Nos)
10K Variable POT
1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K Mga Resistor
100uF, 10uF, 0.1uF Capacitors
Diode Bridge
Mga Koneksyon sa Mga Wires
Lupon ng Tinapay

Diagram ng Circuit:

Ang kumpletong diagram ng eskematiko ng electronic circuit breaker ay ibinibigay sa imahe sa ibaba. Basahin ang karagdagang para sa paliwanag ng pareho.

Paliwanag sa Circuit:

Tulad ng ipinakita sa itaas sa circuit breaker eskematiko, ito ay talagang simple at isang grupo lamang ng mga resistors, capacitor at iba pang mga bagay-bagay. Ngunit kung ano talaga ang nangyayari sa likod ng lahat ng ito. Paano napili ang mga halaga ng mga bahagi at ano ang papel na ginagampanan dito?

Sinubukan kong sagutin ang katanungang ito sa pamamagitan ng pagwawasak sa kanila sa bawat mga segment at pagpapaliwanag sa kanila sa ibaba.

Seksyon ng Kuryente:

Ang op-amp ay ang puso ng diagram ng electronic circuit breaker na ito. Kailangan namin ng isang kinokontrol na 5V supply upang mapatakbo ang op-amp na ito. Gayundin kailangan nating pakainin ang kasalukuyang boltahe (Boltahe sa anumang partikular na oras) sa op-amp. Ang op-amp ay maaaring hawakan hanggang sa 5V lamang dahil pinalakas ito ng 5V. Samakatuwid kailangan nating baguhin ang boltahe ng Input AC (220V AC) sa 0-5V DC.

Kaya malulutas ng circuit sa itaas ang dalawang layunin.

Magbigay ng isang pare-pareho na 5V para sa powering up ng circuitry
Ang mga mapa ay bumaba sa boltahe ng Input AC sa 0-5V para sa op-amp

Upang makamit ito ginamit namin ang isang 12V Hakbang Down transpormer na nagko-convert sa 220V AC sa 12V AC pagkatapos ay inaayos namin ito sa isang tulay ng diode sa 12V DC (Approx) at pagkatapos ay kinokontrol ang boltahe sa 5V sa pamamagitan ng paggamit ng isang 7805 Voltage regulator. Ang anumang mga pagbabago sa boltahe ng pag-input ay makakaapekto sa halaga ng boltahe sa output na bahagi ng tulay ng diode. Samakatuwid ang boltahe na ito ay maaaring isaalang-alang bilang "kasalukuyang boltahe" ng mga mains AC. Sa pamamagitan ng paggamit ng isang resistor na 5.1K at isang 10K POT (bumubuo ng isang potensyal na divider) na-map namin ang boltahe sa pagitan ng 0-5V.

Op-Amp na Seksyon:

Ang seksyon na ito ay ang bahagi kung saan ang paghahambing ay tumatagal ng mga lugar. Mayroon kaming dalawang mga subdibisyon sa seksyong op-amp. Ginagamit ang isa upang ihambing ang "kasalukuyang boltahe" na may halagang Mataas na Boltahe at ang iba pa ay ginagamit upang ihambing sa Mababang boltahe na Halaga. Ang parehong mga seksyon ay ipinapakita sa imahe sa ibaba.

Ang op-amp circuit na ipinakita sa itaas ay ang Differential mode ng isang Op-amp. Ang Op-amp ay talagang isang kabayo sa trabaho para sa karamihan ng mga electronics circuit, mayroon itong maraming mode ng pagpapatakbo at mga application tulad ng Summing, pagbabawas, amplifying atbp. Ginamit namin ito bilang isang boltahe isang kumpara dito.

Kaya't ano ang isang kumpara sa boltahe at bakit kailangan natin ang mga ito dito?

Ang isang kumpara sa boltahe sa aming kaso ay naghahambing ng boltahe sa pagitan ng mga pin 3 at 2 at kung ang boltahe sa pin 3 ay mas malaki kaysa sa pin 2 kung gayon ang output sa pin 1 ay makakakuha ng mataas (3.6V) kung hindi ang output ay 0V. Inihambing namin ang "kasalukuyang Boltahe" sa preset na Mataas at Mababang boltahe upang makakuha ng isang mataas / mababang boltahe na gatilyo.

Sa circuit na ipinakita sa itaas ang mababang boltahe threshold ay nakatakda sa pin 2 gamit ang resistors 1K at 2K. Ang mataas na boltahe na threshold ay nakatakda sa mga pin 5 gamit ang 1K at 2.2K resistors.

Ang paggamit ng mga resistors na ito ay bumubuo ng isang potensyal na divider at nagbibigay ng isang 3.33V ng mababang boltahe na naputol at 3.43V bilang mataas na cut-off ng Boltahe. Nangangahulugan ito na lamang kung ang "kasalukuyang boltahe" ay nasa pagitan ng 3.33V hanggang 3.43V kapwa ang mga op-amp ay magiging mataas.

Tandaan: Naitakda ko ang mga voltages ng threshold sa 3.33V at 3.43 Volt dahil ang aking pang-itaas na hiwa ay 230V at ang cut-off ng kasintahan ay 220V. Maaari mong itakda ang mga ito nang naaayon at pagkatapos ay i-calibrate ang circuit sa pamamagitan ng paggamit ng 10K palayok upang makontrol ang "kasalukuyang boltahe".

Relay Seksyon:

Ito ang lugar kung saan ikinakabit namin ang karga ng AC. Ginagamit ang relay upang I-ON / OFF ang AC load.

Tulad ng tinalakay sa seksyong op-amp. Parehong makakakuha ng mataas na op-amp kung ang boltahe ay nasa pagitan ng mga limitasyon ng cut-off ng Mataas at Mababang boltahe. Kaya kailangan nating buksan ang isang AC load lamang kung pareho ang parehong output ng op-amp. Narito ang " Mababang Voltage Trigger " at " High Voltage Trigger " ay ang output ng pin 1 at pin 7 ayon sa pagkakabanggit.

Lamang kung ang dalawa ay mataas, ang Relay ay makakakuha ng lupa at ang ay mag-trigger. Ang AC load (narito ang isang Lamp) id na konektado sa pamamagitan ng relay. Ang isang risistor ng 1K ay ginagamit para sa kasalukuyang paglilimita.

Kapag naintindihan mo kung paano gumagana ang circuit na ginagawa itong gumana ay hindi magiging isang problema. I-wire lamang ang mga circuit at gamitin ang 10K palayok upang maitakda ang aming "kasalukuyang Boltahe" sa pagitan ng iyong "High Voltage Trigger" at "Low Voltage Trigger". Ngayon kung mayroong anumang pagbabago sa pangunahing pangunahing Boltahe ng AC alinman sa iyong op-amp ay magiging mababa at ang iyong relay ay papatayin, kaya't patayin ang Load na konektado dito.

Maaari mo ring gamitin ang file ng simulation na nakakabit dito, upang mapatunayan / baguhin ang iyong circuit batay sa iyong mga halaga ng mataas o mababang boltahe na threshold.

Ang simulation ay gumagamit ng isang Potentiometer upang mag-iba ang input boltahe at isang Green LED bilang isang pagkarga. Maaari mo ring subaybayan ang mga halaga ng boltahe sa bawat terminal na makakatulong sa iyo na maunawaan ang circuit nang mas mahusay.

Inaasahan kong nagustuhan mo ang proyektong ito ng circuit breaker at naintindihan ang nagtatrabaho sa likuran nito. Ang kumpletong pagtatrabaho ng proyekto ay maaaring makita sa video sa ibaba.

Ang proyektong ito ay naghihirap mula sa mga sumusunod na sagabal na maaaring gusto mong isaalang-alang kung sakali kung nangangahulugang ito sa iyo.

Ang boltahe na sinusukat dito ay hindi boltahe ng Vrms. Ang halaga ay isinailalim din sa mga taluktok at galaw
Ang iyong Load ay maaaring makaranas ng isang epekto ng paglipat kung ang boltahe ay bumaba / tumaas nang paunti-unti (sa karamihan ng mga kaso hindi ito).
Huwag ikonekta ang mga pag-load na kumakain ng kasalukuyang higit sa 5A. Malamang papatayin nito ang iyong relay at ang driver nito.

Maaari mo ring suriin ang katulad na proyekto na ito upang malaman ang higit pa: Mataas / Mababang Pagtuklas ng Boltahe gamit ang PIC Microcontroller