- Súčasti požadované pre istič:
- Schéma zapojenia:
- Vysvetlenie obvodu:
- Výkonová časť:
- Sekcia operačného zosilňovača:
- Reléová časť:
Kolísanie napätia bolo vždy problémom a je zodpovedné za väčšinu zlyhaní spotrebičov na striedavý prúd. Či už je to bežný domáci spotrebič, ako je hriankovač, alebo vysokovýkonný priemyselný stroj, ako je CNC, všetko má iba menovité napätie, na ktorom bude bez problémov pracovať pri svojej maximálnej účinnosti. Bohužiaľ naše domáce / priemyselné linky nám z rôznych dôvodov neposkytujú toto menovité napätie, a preto v tomto projekte vytvoríme jednoduchý elektronický istič, ktorý by mohol spustiť relé na odpojenie záťaže, keď sa zistí vysoké / nízke napätie.
Tento projekt je navrhnutý okolo slávneho operačného zosilňovača LM358. Chystáme sa, aby operačný zosilňovač pracoval v diferenciálnom režime, čo umožní porovnanie aktuálneho napätia s prednastaveným napätím. Celý projekt je možné postaviť na kuchynskej linke (okrem elektrického vedenia) a mohol by byť hotový za chvíľu. Začnime teda…..
Súčasti požadované pre istič:
- LM358 (operačný zosilňovač s dvojitým balením)
- 7805 (+ 5V regulátor)
- 12V krokový transformátor
- 5V relé
- BC547 (2Nos)
- 10K variabilný POT
- Rezistory 1K, 2K, 2,2K, 10K, 5,1K
- Kondenzátory 100uF, 10uF, 0,1uF
- Diódový mostík
- Pripojenie drôtov
- Chlebová doska
Schéma zapojenia:
Kompletný schematický diagram elektronického ističa je uvedený na obrázku nižšie. Ďalej si prečítajte vysvetlenie toho istého.
Vysvetlenie obvodu:
Ako je uvedené vyššie v schéme ističa, je to naozaj jednoduché a len hromada rezistorov, kondenzátorov a ďalších vecí. Čo sa však za tým všetkým vlastne deje. Ako sa vyberajú hodnoty komponentov a aká je tu ich úloha?
Pokúsil som sa na túto otázku odpovedať tak, že som ich rozdelil do jednotlivých segmentov a vysvetlil som ich nižšie.
Výkonová časť:
Operačný zosilňovač je srdcom tejto schémy elektronického ističa. Na napájanie tohto operačného zosilňovača potrebujeme regulované napájanie 5 V. Musíme tiež napájať aktuálne napätie (napätie v konkrétnom čase) do operačného zosilňovača. Operačný zosilňovač dokáže pracovať iba s napätím 5 V, pretože je napájaný z 5 V. Preto musíme prevádzať vstupné striedavé napätie (220 V str.) Na 0-5 V ss.
Vyššie uvedený obvod teda rieši dva účely.
- Na napájanie obvodov zabezpečte konštantných 5 V.
- Mapuje nadol vstupné striedavé napätie na 0-5 V pre operačný zosilňovač
Aby sme to dosiahli, použili sme transformátor 12V Step Down, ktorý prevádza 220V AC na 12V AC, potom ho napravíme diódovým mostíkom na 12V DC (približne) a potom regulujeme napätie na 5V pomocou regulátora napätia 7805. Akékoľvek zmeny vstupného napätia ovplyvnia hodnotu napätia na výstupnej strane diódového mostíka. Preto sa toto napätie môže považovať za „aktuálne napätie“ siete AC. Použitím rezistora 5,1K a 10K POT (tvoriaceho delič potenciálu) sme zmapovali napätie medzi 0-5V.
Sekcia operačného zosilňovača:
Táto časť je časťou, kde sa uskutočňuje porovnanie. V sekcii operačných zosilňovačov máme dve podskupiny. Jeden sa používa na porovnanie „aktuálneho napätia“ s hodnotou vysokého napätia a druhý na porovnanie s hodnotou nízkeho napätia. Obidve časti sú zobrazené na obrázku nižšie.
Vyššie uvedený obvod operačného zosilňovača je diferenciálny režim operačného zosilňovača. Operačné zosilňovače sú skutočne pracovným koňom pre väčšinu elektronických obvodov, majú veľa prevádzkových režimov a aplikácií, ako sú sčítanie, odčítanie, zosilnenie atď. Použili sme ich tu ako komparátor napätia.
Čo je to teda komparátor napätia a prečo ich tu potrebujeme?
Komparátor napätia v našom prípade porovnáva napätie medzi kolíkmi 3 a 2 a ak je napätie na kolíku 3 väčšie ako kolík 2, potom bude výstup na kolíku 1 vysoký (3,6 V), inak bude výstup 0V. Porovnávame „aktuálne napätie“ s prednastavenými vysokými a nízkymi napätiami, aby sme získali spúšťač vysokého / nízkeho napätia.
V obvode zobrazenom vyššie je prah nízkeho napätia nastavený na pin 2 pomocou odporov 1K a 2K. Prahová hodnota vysokého napätia sa nastavuje na kolíkoch 5 pomocou rezistorov 1K a 2,2K.
Použitím týchto rezistorov sa vytvára delič potenciálov a poskytuje prerušenie nízkeho napätia 3,33 V a prerušenie vysokého napätia 3,43 V. To znamená, že iba v prípade, že „aktuálne napätie“ je medzi 3,33 V a 3,43 V, oba operačné zosilňovače pôjdu vysoko.
Poznámka: Nastavil som prahové napätie na 3,33 V a 3,43 Volt, pretože horná hranica bola 230 V a medzná hodnota bola 220 V. Podľa toho ich môžete nastaviť a potom kalibrovať obvod pomocou potenciometra 10K na riadenie „aktuálneho napätia“.
Reléová časť:
Na toto miesto pripájame záťaž striedavého prúdu. Relé slúži na zapnutie / vypnutie AC záťaže.
Ako je uvedené v časti s operačnými zosilňovačmi. Obidva operačné zosilňovače sa zvýšia, iba ak je napätie medzi medznými hodnotami vysokého a nízkeho napätia. Musíme teda ZAPNÚŤ záťaž AC, iba ak sú obidva výstupy operačného zosilňovača vysoké. Tu sú „ spúšťač nízkeho napätia “ a „ spúšťač vysokého napätia “ výstupom kolíka 1, respektíve kolíka 7.
Iba ak sú obidve vysoké, relé dostane zem a spustí sa. ID záťaže (tu lampa) je pripojené cez relé. Na obmedzenie prúdu sa používa rezistor 1K.
Len čo pochopíte, ako obvod funguje, takže jeho fungovanie nebude problém. Jednoducho zapojte obvody a pomocou 10K potu nastavte naše „aktuálne napätie“ medzi vašim „High Voltage Trigger“ a „Low Voltage Trigger“. Teraz, ak dôjde k zmene hlavného sieťového napätia, bude váš operačný zosilňovač nízky a vaše relé sa vypne, čím sa vypne pripojená záťaž.
Môžete tiež použiť priložený simulačný súbor na overenie / úpravu vášho obvodu na základe vašich prahových hodnôt vysokého alebo nízkeho napätia.
Simulácia využíva potenciometer na zmenu vstupného napätia a zelenú LED ako záťaž. Môžete tiež monitorovať hodnoty napätia na každej svorke, čo vám pomôže lepšie pochopiť obvod.
Dúfam, že sa vám tento projekt ističa páčil a pochopili ste jeho prácu. Kompletné fungovanie projektu je možné vidieť na videu nižšie.
Tento projekt trpí nasledujúcimi nevýhodami, ktoré by ste mali zvážiť v prípade, že to pre vás znamená.
- Tu namerané napätie nie je napätím Vrms. Hodnota je tiež vystavená vrcholom a zvlneniu
- Vaša záťaž môže mať prepínací efekt, ak napätie klesá / stúpa postupne (vo väčšine prípadov to tak nebude).
- Nepripájajte záťaže, ktoré spotrebúvajú prúd viac ako 5A. To s najväčšou pravdepodobnosťou zabije vaše relé a jeho ovládač.
Môžete sa tiež pozrieť na tento podobný projekt a dozvedieť sa viac: Detekcia vysokého / nízkeho napätia pomocou mikrokontroléra PIC