Zariadenie na prerušenie vysokého / nízkeho napätia v sieti AC preruší alebo odpojí sieťové napájanie z domácej elektrickej siete, kedykoľvek sa zistí situácia vysokého alebo nízkeho napätia. Týmto spôsobom zaisťuje úplnú bezpečnosť domácich rozvodov a spotrebičov pred požiarom elektrickým kvôli neobvyklému prepätiu alebo zhnednutiu nízkeho napätia.

Tento článok popisuje 3 presné automatické vypínacie obvody prepätia a podpätia, ktoré je možné vyrobiť doma na ochranu domácich spotrebičov pred náhlymi nebezpečnými prílivmi vysokého a nízkeho napätia. Prvý návrh vysvetľuje obvod založený na transformátore LM324, druhý obvod používa beztransformátorovú verziu, to znamená, že pracuje bez transformátora, zatiaľ čo tretí koncept vysvetľuje tranzistorový odrezaný obvod, ktorý je možné inštalovať doma na kontrolu nad a pod ochrana proti prerušeniu napätia.

Prehľad

Vypínací obvod vysokého a nízkeho napätia v elektrickej sieti vysvetlený v tomto článku je zostaviteľný veľmi ľahko a napriek tomu veľmi spoľahlivo a presne. Obvod využíva a jediný IC LM 324 pre potrebnú detekciu a okamžite prepne príslušné relé tak, aby boli pripojené záťaže izolované od nebezpečných vstupov.

Obvod tiež poskytuje vizuálne indikácie príslušných úrovní napätia v ktoromkoľvek okamihu.

Nasledujúci obvod využíva na napájanie obvodu transformátor

Schéma zapojenia

Zoznam náhradných dielov pre navrhovaný obvod ochranného obvodu vysokého a nízkeho napätia.

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
P1, P2, P3, P4 = 10 K predvolieb
C1 = 1 000 uF / 25 V,
OP1, OP2 = MCT 2E, optočlen
Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 voltov, 400 mW,
D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N4148,
T1, T2 = BC547B,
LED = ČERVENÉ, ZELENÉ podľa preferencie,
Transformer = 0 – 12 V, 500 mA
Relé = SPDT, 12 V, 400 Ohm

Prevádzka obvodu

V jednom z mojich predchádzajúcich príspevkov sme videli veľmi jednoduchý, ale efektívny návrh obvodu prerušenia napájania zo siete a napätia, ktorý je schopný prepínať a prerušovať napájanie zo siete pri dosahovaní pripojených spotrebičov, akonáhle dôjde k prekročeniu vstupného napätia alebo pod nebezpečnými prahmi.

Avšak kvôli príliš jednoduchej konštrukcii, ktorá zahŕňa iba pár tranzistorov, má obvod svoje vlastné obmedzenia, hlavným obmedzením je menšia presnosť a značná hysterézia, čo vedie k vysokej medznej medzere viac ako 60 voltov medzi hornou a dolnou hranicou.

Súčasná konštrukcia prerušovacieho obvodu vysokého a nízkeho napätia je nielen vysoko presná, ale poskytuje aj vizuálne indikácie týkajúce sa príslušných priechodov napätia. Presnosť je taká vysoká, že prahové hodnoty je možné oddeliť a snímať v rozmedzí 5 voltov.

Začlenenie operačných zosilňovačov do obvodu ho vybavuje vyššie uvedenou funkciou, a preto sa celá myšlienka stáva veľmi spoľahlivou.

Poďme pochopiť obvod podrobne:

Ako operátori fungujú ako komparátory

Operačné zosilňovače A1, A2, A3, A4 sa získavajú z jediného IC 324, čo je štvornásobný operačný zosilňovač IC, ktorý pozostáva zo štyroch operačných zosilňovačov v jednom balení.

“ako funguje prúdový transformátor ”

Integrovaný obvod je mimoriadne spoľahlivý a ľahko konfigurovateľný a len ťažko predstavuje problém s jeho fungovaním, má skrátka robustné technické parametre a je pri väčšine konfigurácií príliš flexibilný.

Štyri operačné zosilňovače sú zostavené ako komparátory napätia. Invertujúce vstupy všetkých operačných zosilňovačov sú upnuté na pevnú referenčnú hodnotu 6 voltov, ktorá sa vykonáva prostredníctvom siete odpor / zener pre každú opampovaciu jednotku diskrétne.

Neinvertujúci vstup A1 až A4 je pripojený k napájaniu obvodu prostredníctvom siete deliča napätia tvorenej predvoľbami P1, P2, P3 a P4.

Predvoľby je možné podľa potreby upraviť tak, aby preklopili výstupy príslušných operačných zosilňovačov, keď príslušná vstupná úroveň prekročí referenčnú úroveň nastavenú cez invertujúce vstupy príslušných operačných zosilňovačov.

Výstupy A1 až A4 sú pomerne zvláštnym spôsobom integrované do LED indikátorov. Tu je namiesto nasledujúceho konvenčného spôsobu pripojenia LED katód k zemi pripojený k výstupu predchádzajúceho výstupu operačného zosilňovača.

Toto špeciálne usporiadanie zaisťuje, že sa zapne iba jedna relevantná LED v reakcii na stúpajúce alebo klesajúce úrovne napätia z operačných zosilňovačov.

Ako fungujú optočleny

V sérii sú zavedené dve optické spojky s najvyššou a spodnou LED diódou, takže optické káble tiež fungujú s príslušnými LED diódami počas vysokých a nízkych úrovní napätia, ktoré sú špecifikované ako nebezpečné prahové hodnoty.

Vedenie optočlenov okamžite prepne vnútorný tranzistor, ktorý následne prepne príslušné relé.

Póly dvoch relé a póly relé sú zapojené do série predtým, ako cez ne dodajú výstup do záťaže.

Sériové pripojenie kontaktov zaisťuje, že ak niektorý z relé vedie, preruší napájanie záťaže alebo pripojeného spotrebiča.

Prečo sú porovnávače Opamps usporiadané do sérií

Na normálnych úrovniach môže byť operačný zosilňovač A1, A2 alebo dokonca A3 vodivý, pretože všetky sú usporiadané v prírastkovom poradí a pokračujú v postupnom spínaní v reakcii na postupné zvyšovanie napätia a naopak.

Predpokladajme, že na určitých normálnych úrovniach sú všetky vodivé vodiče A1, A2 a A3 (vysoké výstupy) a A4 vodivé, v tomto okamihu by svietila iba dióda LED pripojená k R7, pretože jej katóda prijíma požadovaný záporný výstup z výstupu A4, zatiaľ čo katódy spodných LED sú vysoké kvôli vysokému potenciálu vyššie uvedených opampov.

“ako fungujú analógovo -digitálne prevodníky ”

LED pripojená k R8 tiež zostáva zhasnutá, pretože výstup A4 je nízky.

Vyššie uvedené výsledky vhodne ovplyvňujú príslušné optické väzbové členy a relé tak, že relé vedú iba počas nebezpečného nízkeho alebo nebezpečné vysoké úrovne napätia detegoval iba A1, respektíve A4.

Použitie Triaku namiesto Relé pre prerušenie

Po nejakej analýze som si uvedomil, že vyššie uvedený obvod ochranného obvodu prerušenia vysokého a nízkeho sieťového napätia je možné zjednodušiť na oveľa ľahšiu verziu pomocou jediného triaku. Pozrite si nižšie uvedený diagram, ktorý je samozrejmý a je veľmi ľahko pochopiteľný.

Ak však nemáte pochopenie, napíšte mi komentár.

Použitie Triaku namiesto Relé pre prerušenie

Úprava dizajnu na verziu bez transformátorov

Verziu prerušeného obvodu vysokého napätia vysokého napätia bez transformátora vyššie vysvetlenej konštrukcie je možné vizualizovať v nasledujúcom diagrame:

Varovanie: Nižšie uvedený obvod nie je izolovaný od elektrickej siete. Zaobchádzajte s mimoriadnou opatrnosťou, aby ste sa vyhli smrteľnej nehode.

Ak sa má namiesto triaku použiť jedno relé, je možné konštrukciu upraviť, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:

Použite kondenzátor 22uF / 25V cez základňu tranzistora a zem, len aby ste sa uistili, že relé nezasekáva počas obdobia prechodu ...

Používanie ovládača relé PNP

Ako je znázornené na danom sieťovom vysokom AC, ochranný obvod nízkeho napätia , môžeme vidieť, že na požadovanú detekciu sa používajú dva opampy z IC LM 324.

Horný operačný zosilňovač má svoj neinvertujúci vstup nastavený na prednastavenú hodnotu a je ukončený na napájacie jednosmerné napätie, pin # 2 je tu vybavený referenčnou úrovňou, takže akonáhle potenciál na pin # 3 prekročí nastavenú prahovú hodnotu (o P1), výstup operačného zosilňovača stúpa.

Podobne je dolný operačný zosilňovač nakonfigurovaný aj na detekciu určitej prahovej hodnoty napätia, avšak tu sú kolíky iba obrátené, čo zvyšuje výstup operačného zosilňovača s detekciou vstupu nízkeho napätia.

Preto horný operačný zosilňovač reaguje na prah vysokého napätia a dolný operačný zosilňovač na prah nízkeho napätia. Pre obidve detekcie sa výstup príslušného operačného zosilňovača zvýši.

Diódy D5 a D7 sa ubezpečujú, že ich spoj vytvára spoločný výstup z výstupných výstupov operačného zosilňovača. Teda vždy, keď niektorý z výstupov operačného zosilňovača stúpne na vysokú, produkuje sa na križovatke katód D5, D7.

Základňa tranzistora T1 je pripojená k vyššie uvedenému diódovému spojeniu a pokiaľ výstup opampov zostáva nízky, T1 sa môže nechať viesť predpínacím napätím cez R3.

Avšak v okamihu, keď niektorý z výstupov operačného zosilňovača stúpne (čo sa môže stať pri abnormálnych podmienkach napätia), stane sa tiež vysoký prechod diódy, čo obmedzuje vedenie T1.

Relé R1 okamžite vypne seba aj pripojenú záťaž. Pripojené zaťaženie teda zostáva ZAPNUTÉ, pokiaľ sú výstupy zosilňovača nízke, čo sa zase môže stať, len keď je vstupná sieť v rámci úrovne bezpečného okna, ako je nastavené pomocou P1 a P2. P1 je nastavený na detekciu vysokých úrovní napätia, zatiaľ čo P2 na nižšiu úroveň nebezpečného napätia.

Odpojovací obvod vysokého napätia nízkeho napätia pomocou IC 741

Detaily kolíka IC LM 324

Zoznam náhradných dielov pre vyššie uvedený ochranný obvod vysokého, nízkeho napätia v sieti

R1, R2, R3 = 2K2,
P1 a P2 = 10K predvoľba,
C1 = 220uF / 25V
Všetky diódy sú = 1N4007,
T1 = BC557,
Relé = 12 V, 400 Ohm, SPDT,
opamps = 2 opampy z IC LM 324
Zeners = 4,7 voltov, 400 mW,
Transformátor = 12V, 500mA

Rozloženie DPS

Usporiadanie PCB s prerušeným obvodom vysokého nízkeho napätia

Doteraz sme sa naučili IC verziu obvodu, teraz sa pozrime, ako je možné zostaviť sieť 220V alebo 120V prevádzkovanú cez napätie a pod napätím ochranný obvod pomocou iba niekoľkých tranzistorov.

Veľmi jednoduchý obvod, ktorý sa predstavuje pri inštalácii v domácnosti, môže do značnej miery pomôcť pri obmedzení problému.

Tu sa naučíme dva návrhy obvodov prepätia a podpätia, prvý založený na tranzistoroch a druhý využívajúci operačný zosilňovač.

Obvod prerušenia prepätia / podpätia pomocou tranzistorov

Budete prekvapení, že pekný malý obvod pre uvedené ochrany je možné vytvoriť iba pomocou niekoľkých tranzistorov a niekoľkých ďalších pasívnych súčiastok.

Pri pohľade na obrázok vidíme veľmi jednoduché usporiadanie, kde T1 a T2 sú zafixované ako konfigurácia invertora, čo znamená, že T2 reaguje opačne na T1. Pozrite si schému zapojenia.

Jednoducho povedané, keď T1 vedie, T2 sa vypne a naopak. Snímacie napätie, ktoré je odvodené od samotného jednosmerného napájacieho napätia, sa privádza na základňu T1 cez prednastavenú Pl.

Prednastavenie sa používa na to, aby bolo možné presne určiť vypínacie prahy a obvod pochopil, kedy je potrebné vykonať regulačné činnosti.

Ako nastaviť predvoľbu pre automatické vypnutie

P1 je nastavený na detekciu limitov vysokého napätia. Spočiatku, keď je napätie v bezpečnom okne, zostáva T1 vypnutý, čo umožňuje, aby požadované predpínacie napätie prechádzalo cez P2 a dosiahlo T2, pričom zostane zapnuté.

Preto je relé tiež stále aktivované a pripojená záťaž prijíma požadované striedavé napätie.

Avšak v prípade, že sieťové napätie prekročí bezpečnú hranicu, napätie snímanej vzorky na základni T1 tiež stúpne nad nastavenú prahovú hodnotu, T1 okamžite vedie a uzemní základňu T2. To má za následok vypnutie T2 a tiež relé a zodpovedajúcej záťaže.

“vyťahovacie a sťahovacie odpory ”

Systém tak obmedzuje nebezpečné napätie v dosahovaní záťaže a chráni ho podľa očakávania.

Teraz predpokladajme, že sieťové napätie je príliš nízke, T1 je už vypnutý a v takom prípade T2 prestane tiež viesť kvôli nastaveniam P2, ktoré je nastavené tak, že T2 prestane viesť, keď sieťový vstup klesne pod určitú nebezpečnú úroveň.

Relé sa tak opäť vypne, preruší napájanie záťaže a vyvolá požadované bezpečnostné opatrenia.

Aj keď je obvod primerane presný, prahová hodnota okna je príliš široká, čo znamená, že obvod sa spúšťa iba pri úrovniach napätia nad 260 V a pod 200 V alebo nad 130 V a pod 100 V pre 120 V bežné napájacie vstupy.

Preto nemusí byť okruh veľmi užitočný pre ľudí, ktorí hľadajú absolútne presné vypínacie body a ovládacie prvky, ktoré je možné optimalizovať podľa osobných preferencií.

Aby to bolo možné, bude možno potrebné namiesto tranzistorov zahrnúť niekoľko operačných zosilňovačov.