قاطع الدائرة الإلكترونية مع حماية الجهد العالي / المنخفض

لطالما كانت تقلبات الجهد مشكلة وهي مسؤولة عن معظم الأعطال في أجهزة التيار المتردد. سواء كان جهازًا منزليًا عاديًا مثل محمصة الخبز أو آلة صناعية عالية الأداء مثل CNC ، فإن كل شيء له جهد مصنّف فقط يعمل عليه دون أي مشكلة بأقصى قدر من الكفاءة. لسوء الحظ ، فشلت خطوطنا المحلية / الصناعية في تزويدنا بهذا الجهد المقنن لأسباب مختلفة ، ومن ثم في هذا المشروع سنقوم ببناء قاطع دائرة إلكترونية بسيط يمكن أن يؤدي إلى تشغيل مرحل لفصل الحمل عند اكتشاف جهد مرتفع / منخفض.

تم تصميم هذا المشروع حول المرجع الشهير LM358. سنقوم بعمل op-amp في الوضع التفاضلي ، مما يجعله يقارن الجهد الحالي بجهد محدد مسبقًا. يمكن بناء المشروع بأكمله على لوح خبز (باستثناء خطوط الكهرباء) ويمكن تشغيله في أي وقت من الأوقات. فلنبدأ…

المكونات المطلوبة لقاطع الدائرة:

1. LM358 (حزمة مزدوجة Op-amp)
2. 7805 (+ منظم 5 فولت)
3. 12V تنحى محول
4. 5V التقوية
5. BC547 (2Nos)
6. 10 كيلو متغير وعاء
7. مقاومات 1K، 2K، 2.2K، 10K، 5.1K
8. 100 فائق التوهج ، 10 فائق التوهج ، 0.1 فائق التوهج المكثفات
9. جسر الصمام الثنائي
10. توصيل الأسلاك
11. مجلس الخبز

مخطط الرسم البياني:

الرسم التخطيطي الكامل لقاطع الدائرة الإلكترونية موضح في الصورة أدناه. اقرأ المزيد لشرح ذلك.

شرح الدائرة:

كما هو موضح أعلاه في مخطط قاطع الدائرة ، فهو بسيط حقًا وهو مجرد مجموعة من المقاومات والمكثفات وأشياء أخرى. لكن ما يحدث بالفعل وراء كل هذه. كيف يتم اختيار قيم المكونات وما هو دورها هنا؟

لقد حاولت الإجابة على هذا السؤال بتقسيمها إلى كل جزء وشرحها أدناه.

قسم الطاقة:

جهاز op-amp هو قلب مخطط قاطع الدائرة الإلكترونية هذا. نحن بحاجة إلى مصدر منظم بجهد 5 فولت لتشغيل هذا المرجع. نحتاج أيضًا إلى تغذية الجهد الحالي (الجهد في أي وقت معين) إلى المرجع أمبير. يمكن لـ op-amp التعامل مع ما يصل إلى 5V فقط حيث يتم تشغيله بواسطة 5V. ومن ثم نحتاج إلى تحويل جهد الدخل المتردد (220 فولت تيار متردد) إلى 0-5 فولت تيار مستمر.

لذا فإن الدائرة المذكورة أعلاه تحل غرضين.

1. توفير 5V ثابت لتشغيل الدوائر
2. قم بتخطيط جهد التيار المتردد للإدخال إلى 0-5 فولت لجهاز أمبير

لتحقيق ذلك ، استخدمنا محول تنحي بجهد 12 فولت والذي يحول 220 فولت تيار متردد إلى تيار متردد 12 فولت ثم نقوم بتصحيحه بجسر ديود إلى 12 فولت تيار مستمر (تقريبًا) ثم تنظيم الجهد إلى 5 فولت باستخدام منظم الجهد 7805. ستؤثر أي تغييرات في جهد الدخل على قيمة الجهد في جانب الخرج لجسر الصمام الثنائي. ومن ثم يمكن اعتبار هذا الجهد بمثابة "الجهد الحالي" لأنابيب التيار المتردد. باستخدام المقاوم 5.1K و 10K POT (تشكيل مقسم محتمل) قمنا بتعيين الجهد بين 0-5V.

قسم Op-Amp:

هذا القسم هو الجزء الذي تجري فيه المقارنة. لدينا قسمين فرعيين في قسم المرجع أمبير. يستخدم أحدهما لمقارنة "الجهد الحالي" بقيمة الجهد العالي والآخر يستخدم للمقارنة مع قيمة الجهد المنخفض. يتم عرض كلا القسمين في الصورة أدناه.

دائرة op-amp الموضحة أعلاه هي الوضع التفاضلي لـ Op-amp. إن Op-amp هو حقًا حصان عمل لمعظم دوائر الإلكترونيات ، ولديه العديد من طرق التشغيل والتطبيقات مثل الجمع والطرح والتضخيم وما إلى ذلك… لقد استخدمناه كمقارن للجهد هنا.

إذن ما هو مقارن الجهد ولماذا نحتاجه هنا؟

يقارن مقارن الجهد في حالتنا الجهد بين الدبابيس 3 و 2 وإذا كان الجهد في الطرف 3 أكبر من الدبوس 2 ، فإن الناتج في الطرف 1 يرتفع (3.6 فولت) وإلا سيكون الناتج 0 فولت. نحن نقارن "الجهد الحالي" مع الجهد العالي والمنخفض المحدد مسبقًا للحصول على مشغل جهد عالي / منخفض.

في الدائرة الموضحة أعلاه ، يتم تعيين عتبة الجهد المنخفض على الدبوس 2 باستخدام المقاومات 1K و 2K. يتم تعيين عتبة الجهد العالي على المسامير 5 باستخدام مقاومات 1K و 2.2K.

يشكل استخدام هذه المقاومات مقسمًا محتملاً ويوفر قطعًا للجهد المنخفض 3.33 فولت و 3.43 فولت كقطع جهد عالي. هذا يعني أنه فقط إذا كان "الجهد الحالي" بين 3.33 فولت إلى 3.43 فولت ، فإن كلا من أمبير المرجع سوف يرتفع.

ملحوظة: لقد قمت بتعيين جهد العتبة عند 3.33 فولت و 3.43 فولت حيث كان قطعتي العلوية 230 فولت وكان قطع الحبيب 220 فولت. يمكنك ضبطها وفقًا لذلك ثم معايرة الدائرة باستخدام وعاء 10K للتحكم في "الجهد الحالي".

قسم التقوية:

هذا هو المكان الذي نعلق فيه حمل التيار المتردد. يستخدم المرحل لتشغيل / إيقاف حمل التيار المتردد.

كما تمت مناقشته في قسم المرجع. سيحصل كل من جهاز op-amp على ارتفاع فقط إذا كان الجهد بين حدود قطع الجهد العالي والمنخفض. لذلك يجب علينا تشغيل حمل التيار المتردد فقط إذا كانت مخرجات المرجع أمبير عالية. هنا " مشغل الجهد المنخفض " و " مشغل الجهد العالي " هما ناتج السن 1 والدبوس 7 على التوالي.

فقط إذا كان كلاهما مرتفعًا ، سيحصل التتابع على أرضيته وسيتم تشغيله. حمولة التيار المتردد (هنا مصباح) متصل من خلال المرحل. يستخدم المقاوم 1K للحد الحالي.

بمجرد فهم كيفية عمل الدائرة لن تكون مشكلة. ببساطة قم بتوصيل الدوائر واستخدم وعاء 10 كيلو لضبط "الجهد الحالي" بين "مشغل الجهد العالي" و "مشغل الجهد المنخفض". الآن إذا كان هناك أي تغيير في جهد التيار المتردد الرئيسي ، فسوف ينخفض ​​أي من جهاز op-amp الخاص بك وسيتم إيقاف تشغيل المرحل ، وبالتالي إيقاف تشغيل الحمل المتصل به.

يمكنك أيضًا استخدام ملف المحاكاة المرفق هنا ، للتحقق / تعديل دائرتك بناءً على قيم عتبة الجهد العالي أو المنخفض.

تستخدم المحاكاة مقياس جهد لتغيير جهد الدخل ومصباح LED أخضر كحمل. يمكنك أيضًا مراقبة قيم الجهد في كل طرف مما سيساعدك على فهم الدائرة بشكل أفضل.

آمل أن تكون قد أحببت مشروع قاطع الدائرة هذا وفهمت العمل وراءه. يمكن رؤية العمل الكامل للمشروع في الفيديو أدناه.

يعاني هذا المشروع من العيوب التالية التي قد ترغب في التفكير فيها فقط في حالة ما إذا كان ذلك يعني لك.

1. الجهد المقاس هنا ليس جهد Vrms. تخضع القيمة أيضًا للقمم والتموجات
2. قد يتعرض الحمل الخاص بك لتأثير تبديل إذا انخفض / ارتفع الجهد تدريجياً (في معظم الحالات لن يحدث ذلك).
3. لا تقم بتوصيل الأحمال التي تستهلك تيارًا يزيد عن 5 أمبير. سيؤدي هذا على الأرجح إلى قتل المرحل وسائقه.

يمكنك أيضًا التحقق من هذا المشروع المماثل لمعرفة المزيد: اكتشاف الجهد العالي / المنخفض باستخدام متحكم PIC