- Các thành phần cần thiết cho bộ ngắt mạch:
- Sơ đồ mạch:
- Giải thích mạch:
- Phần điện:
- Phần Op-Amp:
- Phần chuyển tiếp:
Biến động điện áp luôn là một vấn đề và là nguyên nhân gây ra hầu hết các hư hỏng trong các thiết bị điện xoay chiều. Có thể là một thiết bị gia dụng bình thường như Máy nướng bánh mì hoặc một máy công nghiệp hiệu suất cao như CNC, mọi thứ chỉ có điện áp định mức mà nó sẽ chạy mà không có bất kỳ sự cố nào ở hiệu suất tối đa. Rất tiếc, các Đường dây trong nước / Công nghiệp của chúng tôi không cung cấp cho chúng tôi điện áp định mức do nhiều lý do khác nhau, do đó trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo một bộ ngắt mạch điện tử đơn giản có thể kích hoạt một rơ le ngắt tải khi phát hiện điện áp cao / thấp.
Dự án này được thiết kế xung quanh op-amp LM358 nổi tiếng. Chúng tôi sẽ làm cho op-amp hoạt động ở chế độ Vi sai, do đó làm cho nó so sánh điện áp hiện tại với điện áp đặt trước. Toàn bộ dự án có thể được xây dựng trên bảng mạch bánh mì (ngoại trừ đường dây điện) và có thể hoạt động nhanh chóng. Vì vậy, chúng ta hãy bắt đầu…..
Các thành phần cần thiết cho bộ ngắt mạch:
- LM358 (Op-amp gói kép)
- 7805 (bộ điều chỉnh + 5V)
- Biến áp bước xuống 12V
- Rơ le 5V
- BC547 (2 tháng)
- 10K POT biến đổi
- Điện trở 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K
- Tụ điện 100uF, 10uF, 0,1uF
- Cầu Diode
- Kết nối dây
- Bảng bánh mì
Sơ đồ mạch:
Sơ đồ hoàn chỉnh của bộ ngắt mạch điện tử được đưa ra trong hình ảnh dưới đây. Đọc thêm để giải thích tương tự.
Giải thích mạch:
Như được hiển thị ở trên trong sơ đồ ngắt mạch, nó thực sự đơn giản và chỉ là một loạt các điện trở, tụ điện và những thứ khác. Nhưng điều gì thực sự xảy ra đằng sau tất cả những điều này. Làm thế nào giá trị của các thành phần được chọn và vai trò của chúng ở đây là gì?
Tôi đã cố gắng trả lời câu hỏi này bằng cách chia chúng thành từng phân đoạn và giải thích chúng bên dưới.
Phần điện:
Op-amp là trung tâm của sơ đồ ngắt mạch điện tử này. Chúng tôi cần một nguồn cung cấp 5V được điều chỉnh để cấp nguồn cho op-amp này. Ngoài ra, chúng ta cần cung cấp điện áp hiện tại (Điện áp tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào) cho op-amp. Op-amp chỉ có thể xử lý tối đa 5V vì nó được cấp nguồn bởi 5V. Do đó chúng ta cần chuyển đổi điện áp AC đầu vào (220V AC) thành 0-5V DC.
Vì vậy, mạch trên giải quyết hai mục đích.
- Cung cấp nguồn 5V không đổi để cấp nguồn cho mạch
- Ánh xạ điện áp AC đầu vào xuống 0-5V cho op-amp
Để đạt được điều này, chúng tôi đã sử dụng một máy biến áp 12V Step Down chuyển đổi 220V AC thành 12V AC sau đó chúng tôi chỉnh lưu nó bằng cầu diode thành 12V DC (Khoảng) và sau đó điều chỉnh điện áp thành 5V bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh điện áp 7805. Bất kỳ thay đổi nào trong điện áp đầu vào sẽ ảnh hưởng đến giá trị của điện áp ở phía đầu ra của cầu diode. Do đó điện áp này có thể được coi là "điện áp hiện tại" của nguồn điện xoay chiều. Bằng cách sử dụng điện trở 5.1K và POT 10K (tạo thành bộ chia điện thế), chúng tôi đã lập bản đồ điện áp giữa 0-5V.
Phần Op-Amp:
Phần này là phần mà sự so sánh diễn ra. Chúng tôi có hai phân khu trong phần op-amp. Một được sử dụng để so sánh “điện áp hiện tại” với giá trị Điện áp cao và một được sử dụng để so sánh với Giá trị điện áp thấp. Cả hai phần được hiển thị trong hình ảnh dưới đây.
Mạch op-amp hiển thị ở trên là Chế độ vi sai của Op-amp. Op-amp thực sự là một con ngựa công việc cho hầu hết các mạch điện tử, nó có nhiều chế độ hoạt động và ứng dụng như Tính tổng, trừ, khuếch đại, v.v. Chúng tôi đã sử dụng nó như một bộ so sánh điện áp ở đây.
Vậy bộ so sánh điện áp là gì và tại sao chúng ta cần chúng ở đây?
Một bộ so sánh điện áp trong trường hợp của chúng tôi sẽ so sánh điện áp giữa các chân 3 và 2 và nếu điện áp trên chân 3 lớn hơn chân 2 thì đầu ra tại chân 1 đạt mức cao (3,6V), còn lại đầu ra sẽ là 0V. Chúng tôi so sánh “Điện áp hiện tại” với điện áp Cao và Thấp đặt trước để có được bộ kích hoạt điện áp cao / thấp.
Trong mạch hiển thị ở trên, ngưỡng điện áp thấp được đặt trên chân 2 sử dụng điện trở 1K và 2K. Ngưỡng điện áp cao được đặt trên chân 5 bằng cách sử dụng điện trở 1K và 2,2K.
Sử dụng các điện trở này tạo thành một bộ chia điện thế và cung cấp 3,33V khi cắt điện áp thấp và 3,43V khi cắt điện áp cao. Điều này có nghĩa là chỉ khi "điện áp hiện tại" nằm trong khoảng từ 3,33V đến 3,43V cả hai op-amps sẽ tăng cao.
Lưu ý: Tôi đã đặt điện áp ngưỡng ở 3,33V và 3,43 Volt vì mức cắt trên của tôi là 230V và mức cắt của người yêu là 220V. Bạn có thể đặt chúng cho phù hợp và sau đó hiệu chỉnh mạch bằng cách sử dụng nồi 10K để điều khiển “điện áp hiện tại”.
Phần chuyển tiếp:
Đây là nơi chúng ta gắn tải AC. Rơ le được sử dụng để BẬT / TẮT tải AC.
Như đã thảo luận trong phần op-amp. Cả op-amp sẽ chỉ tăng cao nếu điện áp nằm giữa giới hạn cắt điện áp Cao và Thấp. Vì vậy, chúng tôi chỉ phải BẬT tải AC nếu cả hai đầu ra của op-amp đều cao. Ở đây “Bộ kích hoạt điện áp thấp ” và “ Bộ kích hoạt điện áp cao ” lần lượt là đầu ra của chân 1 và chân 7.
Chỉ khi cả hai đều cao, Rơle sẽ tiếp đất và sẽ được kích hoạt. Id tải AC (ở đây là Đèn) được kết nối thông qua rơ le. Một điện trở 1K được sử dụng để hạn chế dòng điện.
Một khi bạn hiểu cách thức hoạt động của mạch thì việc đó sẽ không thành vấn đề. Chỉ cần nối dây các mạch và sử dụng nồi 10K để đặt “Điện áp hiện tại” của chúng tôi giữa “Bộ kích hoạt điện áp cao” và “Bộ kích hoạt điện áp thấp”. Bây giờ nếu có bất kỳ thay đổi nào trong Điện áp chính AC, một trong hai op-amp của bạn sẽ xuống thấp và rơ le của bạn sẽ tắt, do đó sẽ tắt Tải được kết nối với nó.
Bạn cũng có thể sử dụng tệp mô phỏng được đính kèm tại đây, để xác minh / sửa đổi mạch của bạn dựa trên các giá trị ngưỡng điện áp cao hoặc thấp của bạn.
Mô phỏng sử dụng một chiết áp để thay đổi điện áp đầu vào và đèn LED màu xanh lá cây làm tải. Bạn cũng có thể theo dõi các giá trị điện áp ở mỗi đầu cuối, điều này sẽ giúp bạn hiểu mạch tốt hơn nhiều.
Hy vọng bạn thích dự án ngắt mạch này và hiểu được công việc đằng sau nó. Toàn bộ hoạt động của dự án có thể được xem trong video dưới đây.
Dự án này có những hạn chế sau đây mà bạn có thể muốn xem xét trong trường hợp nó có ý nghĩa với bạn.
- Điện áp đo được ở đây không phải là điện áp Vrms. Giá trị cũng phải chịu các đỉnh và gợn sóng
- Tải của bạn có thể gặp phải hiệu ứng chuyển đổi nếu điện áp giảm / tăng dần (trong hầu hết các trường hợp thì không).
- Không kết nối tải tiêu thụ dòng điện hơn 5A. Điều này rất có thể sẽ giết chết rơ le của bạn và trình điều khiển của nó.
Bạn cũng có thể kiểm tra dự án tương tự này để tìm hiểu thêm: Phát hiện điện áp cao / thấp bằng Vi điều khiển PIC