3 Circuiti di interruzione ad alta e bassa tensione da 220 V testati utilizzando IC 324 e transistor

3 Circuiti di interruzione ad alta e bassa tensione da 220 V testati utilizzando IC 324 e transistor

Un dispositivo di interruzione della rete CA alta / bassa interromperà o scollegherà l'alimentazione di rete dall'elettricità domestica ogni volta che viene rilevata una situazione di alta o bassa tensione. In questo modo si garantisce la totale sicurezza ai cablaggi domestici e agli elettrodomestici dal fuoco elettrico dovuto a sovratensioni anomale o basse tensioni brunite.



L'articolo descrive 3 accurati circuiti automatici di interruzione di sovratensione e sottotensione che possono essere realizzati a casa per proteggere gli elettrodomestici da improvvisi e pericolosi afflussi di alta e bassa tensione. Il primo progetto spiega un circuito basato su trasformatore LM324, il secondo circuito utilizza una versione senza trasformatore, cioè funziona senza trasformatore, mentre il terzo concetto spiega un circuito di interruzione basato su transistor, che può essere installato a casa per il controllo sopra e sotto protezione da interruzione di tensione.

Panoramica

Il circuito di interruzione dell'alta e della bassa tensione di rete CA spiegato in questo articolo è molto facile da costruire e tuttavia molto affidabile e preciso. Il circuito utilizza un file singolo IC LM 324 per la necessaria rilevazione e commuta istantaneamente i relativi relè in modo che i carichi collegati siano isolati dagli ingressi pericolosi.





Il circuito fornisce anche indicazioni visive dei rispettivi livelli di tensione durante ogni istante.

Il circuito seguente utilizza un trasformatore per alimentare il circuito



Schema elettrico

Elenco delle parti per il circuito di protezione della tensione di rete alto e basso proposto.

  • R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
  • P1, P2, P3, P4 = 10 K Preset
  • C1 = 1000 uF / 25 V,
  • OP1, OP2 = MCT 2E, accoppiatore ottico
  • Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 Volt, 400 mW,
  • D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
  • D5, D6 = 1N4148,
  • T1, T2 = BC547B,
  • LED = ROSSO, VERDE a piacere,
  • Trasformatore = 0-12 V, 500 mA
  • Relè = SPDT, 12 Volt, 400 Ohm

Funzionamento del circuito

In uno dei miei post precedenti, abbiamo visto un progetto molto semplice ma efficace di un circuito di interruzione di sovratensione e di bassa tensione di rete, che è in grado di spegnere e interrompere l'alimentazione di rete dal raggiungere gli apparecchi collegati una volta che la tensione di ingresso ha superato o sotto le soglie pericolose.

Tuttavia, a causa dell'eccessiva semplicità del design, che coinvolge solo un paio di transistor, il circuito ha i suoi limiti, il limite maggiore è una minore precisione e una notevole isteresi, con conseguente elevato gap di soglia superiore a 60 volt tra i limiti alto e basso.

L'attuale progetto di un circuito di interruzione ad alta e bassa tensione non solo è estremamente accurato, ma fornisce anche indicazioni visive relative alle tensioni rilevanti sui passi. La precisione è così elevata che virtualmente le soglie possono essere separate e rilevate entro un intervallo di 5 volt.

L'incorporazione di amplificatori operazionali nel circuito lo equipaggia con la caratteristica di cui sopra e quindi l'intera idea diventa molto affidabile.

Vediamo il circuito in dettaglio:

Come gli operazionali operano come comparatori

Gli amplificatori operazionali, A1, A2, A3, A4 sono ottenuti da un singolo IC 324, che è un circuito integrato quadruplo, significa che consiste di quattro blocchi operazionali in un unico pacchetto.

L'IC è straordinariamente affidabile e facile da configurare e difficilmente pone problemi con il suo funzionamento, in breve ha specifiche robuste ed è troppo flessibile con la maggior parte delle configurazioni.

I quattro amplificatori operazionali sono truccati come comparatori di tensione. Gli ingressi invertenti di tutti gli amplificatori operazionali sono bloccati a un valore di riferimento fisso di 6 volt che viene eseguito attraverso una rete di resistenza / zener per ech degli amplificatori operazionali in modo discreto.

Gli ingressi non invertenti da A1 ad A4 sono collegati all'alimentazione del circuito attraverso una rete di partitori di tensione formata rispettivamente dai preset P1, P2, P3 e P4.

Le preimpostazioni possono essere regolate come desiderato per invertire le uscite dei rispettivi amplificatori operazionali quando il livello di ingresso pertinente attraversa il livello di riferimento impostato sugli ingressi invertenti dei rispettivi amplificatori operazionali.

Le uscite da A1 ad A4 sono integrate agli indicatori LED in un modo piuttosto speciale. Qui invece di seguire il metodo convenzionale di collegare i catodi LED a terra, è collegato all'uscita dell'uscita dell'amplificatore operazionale precedente.

Questa disposizione speciale assicura che solo un LED rilevante sia acceso in risposta ai livelli di tensione in aumento o in diminuzione dagli operazionali.

Come funzionano gli accoppiatori ottici

Due accoppiatori ottici sono inseriti in serie con il LED superiore e inferiore in modo che gli optos conducano anche con i LED pertinenti durante i livelli di alta e bassa tensione, specificati come soglie pericolose.

La conduzione degli optoaccoppiatori commuta istantaneamente il transistor interno che a sua volta commuta il rispettivo relè.

I poli dei due relè e i poli dei relè vengono collegati in serie prima di fornire l'uscita al carico tramite essi.

Il collegamento in serie dei contatti assicura che se uno qualsiasi dei relè conduce, interrompe l'alimentazione di rete al carico o all'apparecchio collegato.

Perché i comparatori operazionali disposti in serie

A livelli normali, opamp A1, A2 o anche A3 possono essere conduttivi perché tutti questi sono disposti in un ordine incrementale e continuano a commutare in sequenza in risposta a tensioni in graduale aumento e viceversa.

Supponiamo che a certi livelli normali A1, A2 e A3 siano tutti conduttivi (uscite alte) e A4 non conduttori, a questo punto si accenderebbe solo il LED collegato a R7, perché il suo catodo riceve il negativo richiesto dall'uscita di A4, mentre il i catodi dei LED inferiori sono tutti alti a causa degli alti potenziali degli opamp sopra.

Anche il LED collegato a R8 rimane spento perché l'uscita di A4 è bassa.

I risultati di cui sopra influenzano opportunamente i rispettivi accoppiatori ottici e i relè in modo tale che i relè conducano solo durante la bassa o pericolosa livelli pericolosi di alta tensione rilevati solo da A1 e A4 rispettivamente.

Utilizzo del Triac al posto dei relè per il taglio

Dopo alcune analisi, mi sono reso conto che il circuito di protezione dell'interruzione della tensione di rete sopra alta e bassa potrebbe essere semplificato in una versione molto più semplice utilizzando un singolo triac. Fare riferimento al diagramma riportato di seguito, è autoesplicativo e molto semplice da capire.

Comunque se hai problemi a capirlo, fammi un commento.

Utilizzo del Triac al posto dei relè per il taglio

Modifica del design in una versione senza trasformatore

La versione con circuito di interruzione dell'alta bassa tensione di rete senza trasformatore del progetto sopra spiegato può essere visualizzata nello schema seguente:

Avvertenza: il circuito mostrato di seguito non è isolato dalla rete CA. Maneggiare con estrema cautela per evitare un incidente fatale.

Se si intende utilizzare un singolo relè al posto di un triac, il design potrebbe essere modificato come mostrato nella figura seguente:

Utilizzare un condensatore da 22uF / 25V attraverso la base del transistor e la massa, solo per assicurarsi che il relè non balbetti durante i periodi di commutazione ...

Utilizzo del driver relè PNP

Come mostrato nella rete AC alta, circuito di protezione a bassa tensione , possiamo vedere due amplificatori operazionali dell'IC LM 324 utilizzati per il rilevamento richiesto.

L'amplificatore operazionale superiore ha il suo ingresso non invertente impostato su un preset ed è terminato con la tensione CC di alimentazione, il pin # 2 qui è dotato di un livello di riferimento, in modo che non appena il potenziale sul pin # 3 supera la soglia impostata (da P1), l'uscita dell'opamp aumenta.

In modo molto simile anche l'opamp inferiore è configurato per un rilevamento della soglia di tensione, tuttavia qui i pin sono semplicemente invertiti, facendo aumentare l'uscita dell'amplificatore operazionale con il rilevamento dell'ingresso a bassa tensione.

Pertanto, l'opamp superiore risponde alla soglia di alta tensione e l'opamp inferiore alla soglia di bassa tensione. Per entrambe le rilevazioni, l'uscita del rispettivo amplificatore operazionale diventa alta.

I diodi D5 e D7 si assicurano che la loro giunzione produca un'uscita comune dalle uscite dei pin di uscita opamp. Pertanto, ogni volta che uno qualsiasi dell'uscita dell'amplificatore operazionale diventa alto, viene prodotto alla giunzione dei catodi D5, D7.

La base del transistor T1 è collegata alla giunzione del diodo sopra, e fintanto che l'uscita degli amplificatori operazionali rimane bassa, T1 può condurre ottenendo la tensione di polarizzazione attraverso R3.

Tuttavia, nel momento in cui una delle uscite opamp diventa alta (cosa che può accadere durante condizioni di tensione anormali), anche la giunzione del diodo diventa alta, impedendo a T1 di condurre.

Il relè R1 si spegne istantaneamente se stesso e il carico collegato. Pertanto il carico collegato rimane acceso fintanto che le uscite opamp sono basse, il che a sua volta può accadere solo quando la rete di ingresso si trova entro il livello di finestra di sicurezza, come regolato da P1 e P2. P1 è impostato per rilevare i livelli di alta tensione mentre P2 per il livello di tensione non sicuro inferiore.

Circuito di interruzione della rete ad alta bassa tensione, utilizzando IC 741

Dettagli dei pin di IC LM 324

Schema pinout IC LM324

Elenco delle parti per il circuito di protezione da alta e bassa tensione di rete sopra

R1, R2, R3 = 2K2,
P1 e P2 = 10K preset,
C1 = 220uF / 25V
Tutti i diodi sono = 1N4007,
T1 = BC557,
Relè = 12 V, 400 Ohm, SPDT,
amplificatori operazionali = 2 amplificatori operazionali da IC LM 324
Zeners = 4,7 volt, 400 mW,
Trasformatore = 12V, 500mA

Layout PCB

Layout PCB del circuito di interruzione dell

Finora abbiamo appreso una versione IC del circuito, ora vediamo come è possibile costruire un circuito di protezione da sovratensione e sottotensione a 220 V o 120 V di rete utilizzando solo un paio di transistor.

Un circuito molto semplice presentato quando installato nella casa elettrica può aiutare a limitare il problema in larga misura.

Qui impareremo due progetti di circuiti sopra e sotto tensione, il primo basato su transistor e l'altro che utilizza un amplificatore operazionale.

Circuito di interruzione per sovratensione / sottotensione mediante transistor

Sarai sorpreso di sapere che un bel circuito per le suddette protezioni può essere costruito usando solo un paio di transistor e pochi altri componenti passivi.

Guardando la figura possiamo vedere una disposizione molto semplice in cui T1 e T2 sono fissi come una configurazione inverter, il che significa che T2 risponde in modo opposto a T1. Fare riferimento allo schema del circuito.

In parole semplici, quando T1 conduce, T2 si spegne e viceversa. La tensione di rilevamento derivata dalla tensione di alimentazione CC stessa viene alimentata alla base di T1 tramite la preimpostazione P1.

Il preset viene utilizzato in modo che le soglie di intervento possano essere determinate con precisione e il circuito capisca quando eseguire le azioni di controllo.

Come impostare la preimpostazione per il taglio automatico

P1 è impostato per rilevare i limiti di alta tensione. Inizialmente quando la tensione è all'interno della finestra di sicurezza, T1 rimane spento e questo permette alla tensione di polarizzazione richiesta di passare attraverso P2 e raggiungere T2, mantenendolo acceso.

Pertanto anche il relè viene mantenuto attivato e il carico collegato riceve la tensione CA richiesta.

Tuttavia, nel caso in cui si supponga, la tensione di rete supera il limite di sicurezza, anche la tensione del campione di rilevamento alla base di TI sale al di sopra della soglia impostata, T1 conduce immediatamente e mette a terra la base di T2. Ciò si traduce nello spegnimento di T2 e anche del relè e del carico corrispondente.

Il sistema impedisce così alla tensione pericolosa di raggiungere il carico e lo salvaguarda come previsto da esso.

Supponiamo ora che la tensione di rete sia troppo bassa, T1 sia già spento e in questa situazione anche T2 smette di condurre a causa delle impostazioni di P2, che è impostato in modo che T2 smetta di condurre quando l'ingresso di rete scende al di sotto di un certo livello pericoloso.

In questo modo il relè viene nuovamente disattivato, interrompendo l'alimentazione al carico e richiedendo le misure di sicurezza richieste.

Sebbene il circuito sia ragionevolmente preciso, la soglia della finestra è troppo ampia, il che significa che il circuito si attiva solo per livelli di tensione superiori a 260 V e inferiori a 200 V, o superiori a 130 V e inferiori a 100 V per gli ingressi di alimentazione normale da 120 V.

Pertanto, il circuito potrebbe non essere molto utile per le persone che potrebbero essere alla ricerca di punti di intervento e controlli assolutamente accurati che possono essere ottimizzati secondo le proprie preferenze personali.

Per rendere ciò possibile, potrebbe essere necessario includere un paio di amplificatori operazionali al posto dei transistor.

Elenco delle parti per il circuito di protezione da sovratensione di rete CA sopra indicato.

  • R1, R2 = 1K,
  • P1, P2 = 10K,
  • T1, T2 = BC547B,
  • C1 = 220uF / 25V
  • RELÈ = 12V, 400 OHMS, SPDT,
  • D1 = 1N4007
  • TR1 = 0-12 V, 500 mA



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