En vekselstrøm med høy / lav avstengningsenhet vil koble fra eller koble fra strømnettet fra hjemmet når det oppdages en høyspennings- eller lavspenningssituasjon. På denne måten sørger det for total sikkerhet for ledningene til hjemmet og apparater fra brannelektriske på grunn av unormale overspenninger eller brune ut lave spenninger.

Artikkelen beskriver tre nøyaktige automatiske over- og underspenningsspente kretser kan lages hjemme for å beskytte husholdningsapparater mot plutselige farlige til- og lavspenningsstrømmer. De første designene forklarer en LM324-transformatorbasert krets, den andre kretsen bruker en transformerfri versjon, det vil si at den fungerer uten en transformator, mens det tredje konseptet forklarer en transistorbasert kuttekrets, som alle kan installeres hjemme for å kontrollere over og under spenningsavbruddsbeskyttelse.

Oversikt

Vekselstrømmen for høyspenning og lavspenning er beskrevet i denne artikkelen, og er veldig enkel å bygge og likevel veldig pålitelig og nøyaktig. Kretsen bruker en enkelt IC LM 324 for den nødvendige deteksjonen og bytter øyeblikkelig de aktuelle reléene slik at de tilkoblede belastningene blir isolert fra de farlige inngangene.

Kretsen gir også visuelle indikasjoner på de respektive spenningsnivåene i ethvert øyeblikk.

Følgende krets bruker en transformator for å drive kretsen

Kretsdiagram

Deleliste for den foreslåtte beskyttelseskretsen for høy, lav nettspenning.

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
P1, P2, P3, P4 = 10 K forhåndsinnstillinger
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, GRØNN som ønsket,
Transformator = 0 - 12 V, 500 mA
Relé = SPDT, 12 Volt, 400 Ohm

Kretsdrift

I et av mine tidligere innlegg så vi en veldig enkel, men effektiv design av en strømoverspenning og lavspenningskuttkrets, som er i stand til å slå av og koble strømmen fra å nå de tilkoblede apparatene når inngangsspenningen krysset over eller under farlige terskler.

På grunn av den for enkle utformingen, som bare involverer et par transistorer, har kretsen sine egne begrensninger, den største begrensningen er mindre nøyaktighet og betydelig hysterese, noe som resulterer i et høyt terskelgap på mer enn 60 volt mellom høye og lave grenser.

Den nåværende utformingen av en høyspennings- og lavspenningsavkoblingskrets er ikke bare svært nøyaktig, men gir også visuelle indikasjoner angående de aktuelle spenningsvinklene. Nøyaktigheten er så høy at nesten terskelene kan skilles fra og registreres innen 5 volt.

Inkorporeringen av opamper i kretsen utstyrer den med ovennevnte funksjon, og derfor blir hele ideen veldig pålitelig.

La oss forstå kretsen i detaljer:

Hvordan opampene fungerer som komparatorer

Opamps, A1, A2, A3, A4 er hentet fra en enkelt IC 324, som er en quad opamp IC, betyr at består av fire opamp-blokker i en pakke.

“2 fase vs 3 fase ”

IC er enestående pålitelig og enkel å konfigurere og utgjør knapt et problem med dens funksjon, kort sagt har den robuste spesifikasjoner og er for fleksibel med de fleste konfigurasjoner.

De fire opampene er rigget som spenningskomparatorer. De inverterende inngangene til alle opampene er fastspent til en fast referanseverdi på 6 volt, som gjøres gjennom et motstands- / zenernettverk for ech av opampene diskret.

Den ikke-inverterende inngangen til A1 til A4 er koblet til strømforsyningen til kretsen gjennom et spenningsdelernettverk som er dannet av henholdsvis forhåndsinnstillingene P1, P2, P3 og P4.

Forhåndsinnstillingene kan justeres etter ønske for å snu utgangene til de respektive opampene når det aktuelle inngangsnivået krysser referansenivået som er satt over de inverterende inngangene til de respektive opampene.

Utgangene fra A1 til A4 er integrert i LED-indikatorer på en ganske spesiell måte. Her i stedet for å følge den konvensjonelle metoden for å koble LED-katodene til bakken, er den koblet til utgangen fra den forrige opampens utgang.

Denne spesielle ordningen sørger for at bare en relevant LED slås PÅ som svar på stigende eller fallende spenningsnivå fra opampene.

Hvordan optokoblerne fungerer

To opt-koblinger introduseres i serie med de øverste og nederste LED-lampene, slik at optoene også leder sammen med de aktuelle LED-ene under høyt og lavt spenningsnivå, spesifisert som farlige terskler.

Ledningen til optokoblingene bytter øyeblikkelig den interne transistoren som igjen bytter det respektive reléet.

Polene til de to reléene og stolpene til reléene er koblet i serie før de leverer utgangen gjennom dem til lasten.

“typer broer i nettverk ”

Seriekoblingen av kontaktene sørger for at hvis noen av reléet leder, kuttes strømforsyningen til lasten eller det tilkoblede apparatet.

Hvorfor opamps komparatorer ordnet i serie

Ved normale nivåer kan opamp A1, A2 eller til og med A3 lede fordi alle disse er ordnet i inkrementell rekkefølge og fortsetter å bytte i rekkefølge som svar på gradvis økende spenninger og omvendt.

Anta at på visse normale nivåer A1, A2 og A3 alle er ledende (høye utganger), og A4 ikke leder, på dette tidspunktet vil bare LED-en som er koblet til R7 lyse, fordi katoden får den nødvendige negative fra utgangen til A4, mens katodene til de nedre lysdiodene er høye på grunn av de høye potensialene fra ovennevnte opamper.

LED-en som er koblet til R8 forblir også slått av fordi A4-utgangen er lav.

Ovennevnte resultater påvirker hensiktsmessig de respektive optkoblingene og reléene slik at reléene bare oppfører seg under farlig lav eller farlige høyspenningsnivåer oppdages kun av henholdsvis A1 og A4.

Bruke Triac i stedet for Reléer for avskjæring

Etter noen analyser, innså jeg at ovennevnte høye, lave nettspenning avskåret beskyttelseskrets kunne forenkles til en mye enklere versjon ved hjelp av en enkelt triac. Se diagrammet nedenfor. Det er selvforklarende og veldig enkelt å forstå.

Men hvis du har problemer med å forstå det, kan du skyte meg en kommentar.

Bruke Triac i stedet for Reléer for avskjæring

Endre designet til en transformerfri versjon

Den transformerfrie hovedstrømforsyningen med lav lavspenning av den ovenfor forklarte utformingen kan visualiseres i følgende diagram:

Advarsel: Den viste kretsen er ikke isolert fra strømnettet. Håndter med ekstrem forsiktighet for å unngå et dødelig uhell.

Hvis et enkelt relé er ment å brukes i stedet for en triac, kan designet modifiseres som vist i følgende figur:

Bruk en 22uF / 25V kondensator over transistorbasen og bakken, bare for å sikre at reléet ikke stammer i løpet av bytteperioder ...

Bruker PNP Relay Driver

Som vist i den gitte strømmen AC high, lavspenningsbeskytterkrets , kan vi se to opamper fra IC LM 324 brukes til den nødvendige deteksjonen.

Den øvre opampen har sin ikke-inverterende inngang rigget til en forhåndsinnstilling og er avsluttet til DC-spenningen, pin # 2 her er utstyrt med et referansenivå, slik at så snart potensialet på pin # 3 går over den innstilte terskelen (ved P1), blir utgangen fra opampen høy.

På samme måte er den nedre opampen også konfigurert for noe spenningsterskeldeteksjon, men her er pinnene bare omvendt, noe som gjør at opamp-utgangen går høyt med lavspenningsinngangsdeteksjon.

Derfor reagerer øvre opamp på høyspenningsterskel og nedre opamp til lavspenningsterskel. For begge deteksjonene blir utgangen fra den respektive opampen høy.

Dioder D5 og D7 sørger for at krysset deres gir en felles utgang fra opamp-utgangsstikkontaktene. Således når en hvilken som helst av opamp-utgangene blir høy, blir den produsert ved krysset mellom D5, D7 katoder.

Transistor T1-basen er koblet til ovennevnte diodekryss, og så lenge utgangseffekten forblir lav, får T1 ledelse ved å få forspenningen gjennom R3.

I det øyeblikket noen av opamp-utgangene blir høye (noe som kan skje under unormale spenningsforhold) blir også diodekrysset høyt og begrenser T1 fra å lede.

Relé R1 slår øyeblikkelig AV seg selv og tilkoblet belastning. Dermed forblir den tilkoblede belastningen PÅ så lenge opamp-utgangene er lave, noe som igjen bare kan skje når inngangsnettet er innenfor det sikre vindusnivået, justert av P1 og P2. P1 er innstilt for å oppdage høye spenningsnivåer mens P2 for lavere usikre spenningsnivå.

Strømforsyning med lav lavspenning avskåret krets, ved bruk av IC 741

Pinnedetaljer for IC LM 324

Deleliste for ovennevnte høy-, lavspenningsbeskyttelseskrets

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

PCB-oppsett

Strømforsyning med høyt lavspenningskort

Så langt har vi lært en IC-versjon av kretsen, la oss nå se hvordan en 220V eller 120V strømforsyning som drives over spenning og under spenningsbeskyttelse kan bygges med bare et par transistorer.

En veldig enkel krets som presenteres når den er installert i huset, kan bidra til å begrense problemet i stor grad.

Her vil vi lære to design av over- og underspenningskretser, den første basert på transistorer og den andre som bruker en opamp.

Over / Under Voltage Cut Off Circuit ved hjelp av transistorer

Du vil bli overrasket over å vite at en fin liten krets for beskyttelsen kan bygges ved hjelp av bare et par transistorer og noen få andre passive komponenter.

Ser vi på figuren kan vi se et veldig enkelt arrangement hvor T1 og T2 er fikset som en inverterkonfigurasjon, noe som betyr at T2 reagerer motsatt på T1. Se kretsskjemaet.

Med enkle ord når T1 utfører, slår T2 AV og omvendt. Registreringsspenningen som er avledet fra selve DC-forsyningsspenningen mates til basen av T1 via forhåndsinnstilt P1.

Forhåndsinnstillingen brukes slik at utløserterskelverdiene kan bestemmes nøyaktig og kretsen forstår når kontrollhandlingene skal utføres.

Hvordan stille inn forhåndsinnstillingen for automatisk avskjæring

P1 er satt for å oppdage høyspenningsgrenser. Først når spenningen er innenfor det sikre vinduet, forblir T1 slått AV, og dette gjør at den nødvendige forspenningen kan passere gjennom P2 og nå T2 og holde den slått PÅ.

Derfor holdes også reléet aktivert, og den tilkoblede lasten får den nødvendige vekselstrømmen.

Imidlertid, hvis anta at netspenningen overstiger sikker grense, vil sensingprøvespenningen ved basen av T1 også stige over den innstilte terskelen, T1 dirigerer og begrunner basen av T2 umiddelbart. Dette resulterer i å slå AV T2 og også reléet og den tilsvarende belastningen.

“2 -veis bryter koblingsskjema ”

Systemet begrenser dermed den farlige spenningen fra å nå lasten og beskytter den som forventet av den.

Anta nå at nettspenningen blir for lav, T1 er allerede slått AV, og i denne situasjonen slutter T2 også å lede på grunn av innstillingene til P2, som er innstilt slik at T2 slutter å lede når strøminngangen går under et visst usikkert nivå.

Dermed slås reléet igjen AV, kutter strømmen til lasten og ber om de nødvendige sikkerhetstiltakene.

Selv om kretsen er rimelig nøyaktig, er vindueterskelen for bred, noe som betyr at kretsen bare utløses for spenningsnivåer over 260V og under 200V, eller over 130V og under 100V for 120V normale forsyningsinnganger.

Derfor er kretsen kanskje ikke veldig nyttig for folk som kanskje leter etter helt nøyaktige utløsepunkter og kontroller som kan optimaliseres etter personlig preferanse.

For å gjøre dette mulig kan det være nødvendig å inkludere et par opamper i stedet for transistorer.