Disyuntor electrònic amb protecció d'alta / baixa tensió

Les fluctuacions de tensió sempre han estat un problema i són responsables de la majoria de fallades en aparells de corrent altern. Ja sigui un electrodomèstic normal com una torradora o una màquina industrial d’alt rendiment com un CNC, tot té una tensió nominal només en què funcionarà sense cap problema amb la seva màxima eficiència. Malauradament, les nostres línies domèstiques / industrials no ens proporcionen aquesta tensió nominal per diverses raons, per la qual cosa en aquest projecte construirem un simple interruptor electrònic que podria provocar un relé per desconnectar la càrrega quan es detecti un voltatge alt / baix.

Aquest projecte està dissenyat al voltant del famós amplificador operatiu LM358. Farem que l’amplificador operatiu funcioni en mode diferencial, de manera que comparem la tensió actual amb una tensió predeterminada. Tot el projecte es pot construir sobre una placa de pa (excepte les línies elèctriques) i es pot fer funcionar en poc temps. Comencem doncs…..

Components necessaris per al disjuntor:

1. LM358 (amplificador operatiu de doble paquet)
2. 7805 (regulador + 5V)
3. Transformador de descens de 12V
4. Relleu de 5V
5. BC547 (2Nos)
6. POT variable 10K
7. Resistències 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K
8. Condensadors de 100uF, 10uF, 0,1uF
9. Pont de díodes
10. Connexió de cables
11. Taula de pa

Esquema de connexions:

El diagrama esquemàtic complet del disjonctor electrònic es dóna a la imatge següent. Llegiu més endavant per obtenir una explicació del mateix.

Explicació del circuit:

Com es mostra a l' esquema del disjuntor, és realment senzill i només té un munt de resistències, condensadors i altres coses. Però, què passa realment darrere de tot això. Com se seleccionen els valors dels components i quin paper hi tenen aquí?

He intentat respondre a aquesta pregunta dividint-los en cada segment i explicant-los a continuació.

Secció de potència:

L’amplificador operatiu és el cor d’aquest diagrama de disjonctors electrònics. Necessitem un subministrament regulat de 5V per alimentar aquest amplificador operatiu. També hem d’alimentar la tensió actual (tensió en qualsevol moment concret) a l’amplificador operacional. L’amplificador operatiu només pot gestionar fins a 5V, ja que funciona amb 5V. Per tant, hem de convertir el voltatge de CA d’entrada (220 V CA) a 0-5 V CC.

Per tant, el circuit anterior resol dos objectius.

1. Proporcioneu una constant de 5V per encendre els circuits
2. Assigna el voltatge de CA d’entrada a 0-5V per a l’amplificador operatiu

Per aconseguir-ho, hem utilitzat un transformador de descens de 12V que converteix el corrent altern de 220V a 12V CA, després el rectifiquem amb un pont de díodes a 12V DC (Aprox.) I, a continuació, regulem el voltatge a 5V mitjançant un regulador de voltatge 7805. Qualsevol canvi en la tensió d'entrada afectarà el valor de la tensió al costat de sortida del pont de díodes. Per tant, aquest voltatge es pot considerar com el “voltatge de corrent” de la xarxa de corrent altern. Mitjançant l’ús d’una resistència de 5,1 K i un POT de 10 K (formant un divisor de potencial) hem assignat la tensió entre 0-5V.

Secció Op-Amp:

Aquesta secció és la part on es fa la comparació. Tenim dues subdivisions a la secció amplificador operacional. Un s'utilitza per comparar el "voltatge de corrent" amb el valor d'alta tensió i l'altre s'utilitza per comparar amb el valor de baixa tensió. Les dues seccions es mostren a la imatge següent.

El circuit d'amplificador operacional que es mostra més amunt és el mode diferencial d'un amplificador operatiu. Els amplificadors operatius són realment un cavall de treball per a la majoria dels circuits electrònics, té molts modes de funcionament i aplicacions com sumar, restar, amplificar, etc.

Llavors, què és un comparador de tensió i per què els necessitem aquí?

Un comparador de tensió en el nostre cas compara la tensió entre els pins 3 i 2 i si la tensió del pin 3 és més gran que el pin 2, la sortida del pin 1 augmenta (3,6 V), en cas contrari, la sortida serà 0V. Comparem el “voltatge actual” amb el voltatge pre i alt i baix per obtenir un activador d’alta / baixa tensió.

En el circuit que es mostra per sobre, el llindar de baixa tensió es fixa al pin 2 mitjançant les resistències 1K i 2K. El llindar d’alta tensió s’estableix als pins 5 mitjançant les resistències 1K i 2.2K.

L’ús d’aquestes resistències forma un divisor de potencial i proporciona un tall de 3,33 V de baixa tensió i 3,43 V com a tall d’alta tensió. Això significa que només si el "voltatge de corrent" està entre 3,33 V i 3,43 V, tots dos amplificadors operatius augmentaran.

Nota: He establert els voltatges llindars a 3,33 V i 3,43 volts ja que el meu tall superior era de 230 V i el de l'amant era de 220 V. Podeu configurar-los en conseqüència i després calibrar el circuit mitjançant l'olla 10K per controlar el "voltatge de corrent".

Secció de relleus:

Aquest és el lloc on connectem la càrrega de CA. El relé s’utilitza per activar / desactivar la càrrega de CA.

Tal com es discuteix a la secció d'amplificadors operatius. Tant l’ampli operatiu serà alt només si el voltatge està entre els límits de tall d’alta i baixa tensió. Per tant, hem d’encendre una càrrega de CA només si les dues sortides de l’ampli operatiu són elevades. Aquí el " gatell de baixa tensió " i el " gatet d'alta tensió " són la sortida del pin 1 i del pin 7 respectivament.

Només si tots dos són alts, el relleu obtindrà el seu terreny i es dispararà. Identificador de la càrrega de CA (aquí una làmpada) connectada a través del relé. S'utilitza una resistència d'1K per a la limitació de corrent.

Un cop hàgiu entès com funciona el circuit, no serà un problema. Simplement connecteu els circuits i utilitzeu el pot de 10K per configurar el nostre "voltatge actual" entre el "disparador d'alta tensió" i el "disparador de baixa tensió". Ara bé, si hi ha algun canvi en el voltatge principal de corrent altern, qualsevol dels vostres amplificadors operatius baixarà i el relé s’apagarà, apagant així la càrrega que hi està connectada.

També podeu utilitzar el fitxer de simulació adjunt aquí per verificar / modificar el vostre circuit en funció dels valors del llindar d’alta o baixa tensió.

La simulació utilitza un potenciòmetre per variar la tensió d’entrada i un LED verd com a càrrega. També podeu controlar els valors de tensió de cada terminal que us ajudaran a entendre el circuit molt millor.

Espero que us hagi agradat aquest projecte d'interruptors i que hàgiu entès el funcionament que hi ha al darrere. El funcionament complet del projecte es pot veure al vídeo següent.

Aquest projecte presenta els següents inconvenients que us recomanem que tingueu en compte per si de cas significa per a vosaltres.

1. La tensió mesurada aquí no és tensió Vrms. El valor també està sotmès a pics i ondulacions
2. La vostra càrrega pot experimentar un efecte de commutació si el voltatge baixa / puja gradualment (en la majoria dels casos no ho farà).
3. No connecteu càrregues que consumeixin corrent superior a 5A. Probablement, això matarà el relleu i el conductor.

També podeu consultar aquest projecte similar per obtenir més informació: Detecció d’alta / baixa tensió mitjançant microcontrolador PIC