תנודות המתח תמיד היו בעיה והן אחראיות לרוב התקלה במכשירי החשמל. בין אם זה מכשיר ביתי רגיל כמו טוסטר או מכונה תעשייתית עם ביצועים גבוהים כמו CNC, לכל דבר יש מתח מדורג רק עליו הוא יפעל בלי שום בעיה ביעילותו המקסימלית. למרבה הצער הקווים המקומיים / התעשייתיים שלנו אינם מצליחים לספק לנו את המתח המדורג מסיבות שונות, ולכן בפרויקט זה אנו הולכים לבנות מפסק אלקטרוני פשוט שיכול להפעיל ממסר לניתוק העומס כאשר מתגלה מתח גבוה / נמוך.
פרויקט זה מתוכנן סביב מגבר ה- LM358 המפורסם. אנו הולכים לגרום למגבר העבודה לעבוד במצב דיפרנציאלי ובכך לגרום לו להשוות את המתח הנוכחי למתח מוגדר מראש. הפרויקט כולו יכול להיות בנוי על לוח לחם (למעט קווי החשמל) ויכול לגרום לו לעבוד תוך זמן קצר. אז בואו נתחיל…..
רכיבים נדרשים למפסק:
- LM358 (מגבר אופטי חבילה כפול)
- 7805 (+ 5V רגולטור)
- שנאי שלב 12V
- ממסר 5V
- BC547 (2Nos)
- POT משתנה 10K
- נגדים 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K
- קבלים 100uF, 10uF, 0.1uF
- גשר דיודה
- חוטי חיבור
- לוח לחם
תרשים מעגל:
התרשים הסכימטי המלא של מפסק אלקטרוני ניתן בתמונה למטה. קרא עוד להסבר על אותו דבר.
הסבר מעגל:
כפי שמוצג לעיל בסכמה המפסקת, זה ממש פשוט וסתם חבורה של נגדים, קבלים ודברים אחרים. אבל מה שקורה בפועל מאחורי כל אלה. כיצד נבחרים ערכי הרכיבים ומה תפקידם כאן?
ניסיתי לענות על שאלה זו על ידי פריצתם לכל קטע והסברם להלן.
קטע כוח:
מגבר ה- OP הוא הלב של דיאגרמת מפסק אלקטרונית זו. אנו זקוקים לאספקת 5 וולט מוסדרת בכדי להניע את מגבר ה- OP הזה. כמו כן עלינו להזין את המתח הנוכחי (מתח בכל זמן מסוים) למגבר. מגבר ה- OP יכול להתמודד רק עם 5 וולט שכן הוא מופעל על ידי 5 וולט. לפיכך עלינו להמיר את מתח הכניסה AC (220V AC) ל- 0-5V DC.
אז המעגל הנ"ל פותר שתי מטרות.
- ספק 5V קבוע להפעלת המעגלים
- ממפה את מתח הכניסה לזרם 0-5 וולט עבור המגבר
כדי להשיג זאת השתמשנו בשנאי 12V Step Down הממיר את 220V AC ל- 12V AC ואז אנו מתקנים אותו עם גשר דיודה ל- 12V DC (בערך) ואז מווסת את המתח ל- 5V באמצעות ווסת מתח 7805. כל שינוי במתח הכניסה ישפיע על ערך המתח בצד היציאה של גשר הדיודה. מכאן שמתח זה יכול להיחשב כ"מתח הנוכחי "של זרם החשמל. באמצעות נגד 5.1K ו- 10K POT (יוצרים מחלק פוטנציאלי) מיפינו את המתח בין 0-5V.
מדור Op-Amp:
חלק זה הוא החלק בו ההשוואה מתבצעת. יש לנו שתי חלוקות משנה במגבר המגבר. האחד משמש להשוואת "המתח הנוכחי" לערך מתח גבוה והשני משמש להשוואה עם ערך המתח הנמוך. שני הקטעים מוצגים בתמונה למטה.
מעגל המגבר האופטי שמוצג לעיל הוא מצב הדיפרנציאל של מגבר אופ. מגבר אופ הם באמת סוס עבודה עבור מרבית מעגלי האלקטרוניקה, יש לו אופן פעולה רב ויישומים כמו סיכום, חיסור, הגברה וכו '… השתמשנו בו כמתח שמשווה כאן.
אז מה זה משווה מתח ולמה אנחנו צריכים אותם כאן?
משווה מתח במקרה שלנו משווה את המתח בין הסיכות 3 ל -2 ואם המתח בסיכה 3 גדול יותר מסיכה 2 אז הפלט בסיכה 1 מתחזק (3.6 וולט) אחרת הפלט יהיה 0 וולט. אנו משווים את "המתח הנוכחי" עם המתח הגבוה והנמוך הקבוע מראש כדי לקבל טריגר מתח גבוה / נמוך.
במעגל המוצג מעל סף המתח הנמוך נקבע על סיכה 2 באמצעות הנגדים 1K ו- 2K. סף המתח הגבוה נקבע על הפינים 5 באמצעות נגדי 1K ו- 2.2K.
שימוש בנגדים אלה יוצר מחלק פוטנציאלי ומספק 3.33V של מתח נמוך מנותק ו- 3.43V כמנתק מתח גבוה. המשמעות היא שרק אם "המתח הנוכחי" הוא בין 3.33 וולט ל -3.43 וולט, שני המגברים האופטיים יעלו גבוה.
הערה: הגדרתי את מתח הסף ל -3.33 וולט ו -3.43 וולט שכן המנותק העליון שלי היה 230 וולט והמנתק המאהב היה 220 וולט. אתה יכול להגדיר אותם בהתאם ואז לכייל את המעגל באמצעות סיר 10K לשליטה על "המתח הנוכחי".
ממסר ממסר:
זה המקום בו אנו מחברים את עומס ה- AC. הממסר משמש להפעלה / כיבוי של עומס ה- AC.
כפי שנדון בסעיף המגבר. שניהם המגבר המתג יתחזק רק אם המתח נמצא בין מגבלות הפסקת מתח גבוה ונמוך. לכן עלינו להפעיל עומס זרם חילופין רק אם שני תפוקות המגבר-על גבוהות. כאן " טריגר המתח הנמוך " ו " טריגר המתח הגבוה " הם התפוקה של הפינים 1 ו 7 בהתאמה.
רק אם שניהם גבוהים, הממסר יקבל את הקרקע שלו ויופעל. מזהה עומס ה- AC (כאן מנורה) המחובר דרך הממסר. נגד של 1K משמש להגבלת זרם.
ברגע שאתה מבין איך המעגל עובד שגורם לו לעבוד לא תהיה בעיה. כל שעליך לעשות הוא לחבר את המעגלים ולהשתמש בסיר 10K כדי לקבוע את "המתח הנוכחי" שלנו בין "הדק המתח הגבוה" שלך ל"טריגר המתח הנמוך ". כעת, אם חל שינוי כלשהו במתח הראשי של זרם חילופין, אחד ממגברי ה- OP שלך יעבור נמוך והממסר שלך יכבה, ובכך יכבה את העומס המחובר אליו.
אתה יכול גם להשתמש בקובץ הסימולציה המצורף כאן, כדי לאמת / לשנות את המעגל שלך על סמך ערכי הסף של מתח גבוה או נמוך.
הסימולציה משתמשת בפוטנציומטר כדי לשנות את מתח הכניסה ונורת LED ירוקה כעומס. אתה יכול גם לפקח על ערכי המתח בכל מסוף שיעזור לך להבין את המעגל הרבה יותר טוב.
מקווה שאהבתם את פרויקט המפסק הזה והבנתם את העבודה שמאחוריו. את העבודה המלאה של הפרויקט ניתן לראות בסרטון למטה.
פרויקט זה סובל מהחסרונות הבאים שאולי כדאי לכם לשקול רק אם זה אומר לכם.
- המתח שנמדד כאן אינו מתח Vrms. הערך נתון גם לשיאים ואדוות
- העומס שלך עלול לחוות אפקט מיתוג אם המתח יורד / עולה בהדרגה (ברוב המקרים לא).
- אין לחבר עומסים הצורכים זרם העולה על 5A. זה קרוב לוודאי יהרוג את הממסר שלך ואת הנהג שלו.
אתה יכול גם לבדוק פרויקט דומה זה כדי ללמוד עוד: איתור מתח גבוה / נמוך באמצעות מיקרו-בקר PIC