مدار محافظ ولتاژ بالا / پایین برق (تشخیص نوسان ولتاژ)

سلام. مدار محافظ ولتاژ بالا / پایین برق + آموزش کامل تشخیص نوسان ولتاژ (حرفه ای و آنالوگ) را آماده کردیم.

ساخت مدار محافظ برق با آپ امپ LM358

نوسانات ولتاژ همیشه یک مشکل بوده و مسئولیت خرابی دستگاه های AC را بر عهده دارد. در این پروژه آنالوگ قصد داریم یک مدار الکترونیکی ساده را بسازیم که می تواند یک رله را برای جدا کردن بار در هنگام تشخیص ولتاژ بالا / پایین ایجاد کند.

این پروژه با استفاده از op-amp معروف LM358 طراحی شده است. ما می خواهیم آپ امپ را در حالت تفاضلی استفاده کنیم، بنابراین می توانیم ولتاژ فعلی را با ولتاژ از پیش تعیین شده مقایسه کنیم. کل این پروژه را می توان در یک Bread برد (به جز خطوط برق) ساخت.

قطعات مورد نیاز برای قطع کننده مدار نوسان ولتاژ

1. آپ امپ LM358 –  دو عدد
2. رگولاتور 7805
3. ترانسفورماتور 12 ولت  Step Down
4. ربه 5 ولت
5. ترانزیستور BC547 – دو عدد
6. پتانسیومتر 20 کیلو اهم
7. مقاومتهای 1K ، 2K ، 2.2K ، 10K ، 5.1K
8. خازن 100uF ، 10uF ، 0.1uF
9. پل دیود

ما ابتدا بخش های مختلف مدار تشخیص نوسان برق (برق چیست؟) را توضیح میدهیم و سپس مدار کامل را مشاهده خواهید کرد.

بخش برق مدار تشخیص نوسان ولتاژ

op-amp قلب این مدار قطع کننده مدار الکترونیکی است. برای تأمین نیرو از این آمپ، به 5 ولت نیاز داریم. همچنین باید ولتاژ فعلی (ولتاژ در هر زمان خاص) را به آپ امپ تغذیه کنیم. از آنجایی OP-Amp که از 5 ولت تغذیه می شود می تواند تا 5 ولت کار کند. از این رو باید ولتاژ ورودی AC 220V را به 0-5 ولت DC تبدیل کنیم.

بنابراین مدار فوق دو هدف را حل می کند.

1. یک ولتاژ 5 ولت ثابت را برای تأمین نیرو در مدار فراهم میکند.
2. ولتاژ ورودی AC (ولتاژ AC چیست؟) را به 0-5 ولت برای op amp تبدیل میکند.

برای دستیابی به این 2 هدف از ترانسفورماتور 12V Step Down استفاده کرده ایم که 220 ولت AC را به 12 ولت تبدیل می کند و سپس آن را با یک پل دیود (دیود چیست؟) به 12 ولت DC (تقریب) تبدیل می کنیم و با استفاده از یک تنظیم کننده ولتاژ 7805 ولتاژ را به 5 ولت تنظیم می کنیم. هرگونه تغییر در ولتاژ ورودی بر مقدار ولتاژ در سمت خروجی پل دیود تأثیر می گذارد. از این رو این ولتاژ می تواند به عنوان “ولتاژ فعلی” از جریان برق در نظر گرفته شود. با استفاده از یک مقاومت 5.1K و یک پتانسیومتر 10K ما ولتاژ بین 0-5V را به دست میاوریم.

بخش آپ امپ مدار محافظ برق

این بخش، بخشی است که مقایسه در آن صورت می گیرد. در بخش op-amp، دو بخش داریم.  یکی برای مقایسه “ولتاژ” با ولتاژ بالا و دیگری برایمقایسه با ولتاژ پایین استفاده شده است. هر دو بخش در تصویر نشان داده شده است.

مدار op-amp که در بالا نشان داده شده است حالت تفاضلی آمپ Op-amp است.

یک مقایسه کننده ولتاژ چیست و چرا ما در اینجا به آنها نیاز داریم؟

مقایسه کننده ولتاژ، ولتاژ بین پین 3 و 2 را مقایسه میکند. و اگر ولتاژ در پایه 3 بیشتر از پین 2 باشد، خروجی پین 1 بالا می شود و خروجی دیگر 0V خواهد بود. ما “ولتاژ فعلی” را با ولتاژ از پیش تنظیم شده بالا و پایین مقایسه می کنیم.

توجه : من ولتاژهای آستانه را در 3.33 ولت و 3.43 ولت تنظیم کرده ام و قطع ولتاژ بالا من 230 ولت و قطع ولتاژ پایین 220V بود

بخش رله مدار محافظ وسایل الکترونیکی

بار AC را به اینجا وصل می کنیم. برای روشن یا خاموش کردن بار AC از رله استفاده می شود.

همانطور که در بخش op-amp بحث شد، هر دو تقویت کننده فقط درصورتی که ولتاژ بین حد قطع ولتاژ بالا و پایین قرار داشته باشد فعال خواهند شد. بنابراین ما باید بار AC را روشن کنیم فقط در صورتی که هر دو خروجی op-amp زیاد باشد. در اینجا تریگر (ماشه) “ولتاژ کم” و “ولتاژ بالا” به ترتیب خروجی پین 1 و پین 7 هستند. و فقط اگر هر دو زیاد باشند، رله فعال میشود.

شماتیک کامل مدار

شماتیک کامل مدار قطع كننده الكترونيكي در تصوير زير آورده شده است.

اگر تغییری در ولتاژ اصلی AC رخ داده باشد و یکی یا هر دو آپ امپ دچار تغییر شوند رله غیرفعال میشود و برق نیز قطع میشود. بار های مصرف کننده جریان بیش از 5A را به یکدیگر وصل نکنید. این به احتمال زیاد رله شما و درایور آن را خراب میکند.