מכשיר מנותק זרם מתח גבוה / נמוך ינתק או ינתק את החשמל מהחשמל הביתי בכל פעם שמתגלה מצב מתח גבוה או מתח נמוך. באופן זה הוא מבטיח בטיחות מוחלטת לחיווט הבית ולמכשירים החשמליים מאש עקב מתחי יתר לא תקינים או השחרת מתחים נמוכים.

המאמר מתאר 3 מעגלים אוטומטיים מדויקים של מתח ומתחת יכולים להיעשות בבית לצורך הגנה על מכשירי החשמל הביתיים מפני זרמים פתאומיים של מתח גבוה ונמוך. העיצובים הראשונים מסבירים מעגל מבוסס שנאי LM324, המעגל השני משתמש בגרסה ללא שנאים, כלומר הוא פועל ללא שנאי, ואילו הרעיון השלישי מסביר מעגל חתך מבוסס טרנזיסטור, שכולם יכולים להתקין בבית לשליטה על ומתחת. הגנה מנותקת מתח.

סקירה כללית

המעגל המנותק של מתח החשמל הגבוה והנמוך מוסבר במאמר זה קל מאוד לבנייה ועם זאת אמין ומדויק מאוד. המעגל משתמש בא יחיד IC LM 324 לאיתור הדרוש ומעביר באופן מיידי את הממסרים הרלוונטיים כך שהעומסים המחוברים מבודדים מהתשומות המסוכנות.

המעגל מספק גם אינדיקציות חזותיות לרמות המתח המתאימות בכל רגע.

המעגל הבא משתמש בשנאי להפעלת המעגל

תרשים מעגלים

רשימת חלקים למעגל מגן מתח הרשת הגבוה והנמוך המוצע.

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
P1, P2, P3, P4 = 10 K הגדרות קבועות מראש
C1 = 1000 uF / 25 V,
OP1, OP2 = MCT 2E, מצמד אופטו
Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 וולט, 400 mW,
D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N4148,
T1, T2 = BC547B,
LED = אדום, ירוק כמועדף,
שנאי = 0 - 12 וולט, 500 mA
ממסר = SPDT, 12 וולט, 400 אוהם

מבצע מעגל

באחד מהפוסטים הקודמים שלי, ראינו תכנון פשוט מאוד אך יעיל של מעגל זרם מתח ומתח נמוך, שמסוגל לעבור ולנתק את זרם החשמל מלהגיע למכשירים המחוברים לאחר שמתח הכניסה עבר או מתחת לסף המסוכן.

אולם בגלל הפשטות המופרזת של העיצוב, הכוללת רק כמה טרנזיסטורים, יש למעגל מגבלות משלו, המגבלה העיקרית היא פחות דיוק והיסטריה ניכרת, וכתוצאה מכך פער סף גבוה של יותר מ 60 וולט בין הגבולות הגבוהים לנמוכים.

העיצוב הנוכחי של מעגל מנותק מתח גבוה ומתח נמוך אינו רק מדויק ביותר, אלא גם מספק אינדיקציות חזותיות ביחס למתח המתח הרלוונטי. הדיוק כה גבוה עד שניתן להפריד ולחוש את הספים בטווח של 5 וולט.

שילוב האורות במעגל מצייד אותו בתכונה הנ'ל ולכן כל הרעיון הופך להיות אמין מאוד.

בואו נבין את המעגל בפרטים:

כיצד האופמות פועלות כמשווים

ה- Opamps, A1, A2, A3, A4 מתקבלים מ- IC 324 יחיד, שהוא IC של ארבע אופמים, כלומר מורכב מארבעה בלוקים של Opamp באריזה אחת.

“איך עובדת מעלית ”

ה- IC אמין להפליא וקל לתצורה וכמעט אינו מהווה בעיה בתפקודו, בקיצור יש לו מפרט חזק והוא גמיש מדי עם רוב התצורות.

ארבע המנורות מותאמות כמשוואות מתח. הקלטים ההפוכים של כל המנורות מהודקים לערך ייחוס קבוע של 6 וולט, אשר נעשה באמצעות רשת התנגדות / זנר לצורך הדקה של האורות.

הקלט הלא הפוך של A1 ל- A4 מחובר לאספקת החשמל של המעגל דרך רשת מחלק מתח שנוצרת על ידי קביעות הקבועות מראש P1, P2, P3 ו- P4 בהתאמה.

ניתן לכוונן את ההגדרות הקבועות מראש לפי הצורך בכדי להפוך את הפלטים של המנורות המתאימות כאשר רמת הקלט הרלוונטית חוצה את רמת הייחוס שנקבעה על פני הקלטים ההופכים של האורות המתאימים.

הפלטים של A1 ל- A4 משולבים במחווני LED בצורה די מיוחדת. כאן במקום לעקוב אחר השיטה הקונבנציונאלית לחיבור קטודות ה- LED לקרקע, היא מחוברת לפלט של תפוקת ה- Opamp הקודמת.

סידור מיוחד זה מבטיח שרק נורית אחת רלוונטית מופעלת בתגובה לרמות המתח העולות או היורדות מהאורות.

כיצד מתפקדים מצמדי האופטיקה

שני מצמדים אופטיים מוצגים בסדרה עם נוריות ה- LED העליונות והתחתונות, כך שהאופטות מתנהלות גם עם נוריות ה- LED הרלוונטיות במהלך רמות מתח גבוהות ונמוכות, המוגדרות כסף מסוכן.

ההולכה של מצמדי האופטו מחליפה באופן מיידי את הטרנזיסטור הפנימי שבתורו מחליף את הממסר המתאים.

הקטבים של שני הממסרים והקטבים של הממסרים מחוברים בסדרה לפני שהם מספקים את הפלט דרכם לעומס.

חיבור המגעים הסידורי מבטיח שאם מישהו מממסר יוביל, חתכים של אספקת החשמל לעומס או למכשיר המחובר.

מדוע השוואות ה- Opamps מסודרות בסדרה

ברמות נורמליות אופמפ A1, A2 או אפילו A3 עשויות להתנהל מכיוון שכל אלה מסודרים בסדר מצטבר וממשיכים לעבור ברצף בתגובה למתחים העולים בהדרגה ולהיפך.

נניח שברמות נורמליות מסוימות A1, A2 ו- A3 כולן מוליכות (תפוקות גבוהות) ו- A4 אינן מוליכות, בשלב זה רק נורית ה- LED המחוברת ל- R7 תידלק, מכיוון שהקתודה שלה מקבל את השלילי הנדרש מפלט A4, ואילו ה- הקתודות של נוריות ה- LED התחתונות כולן גבוהות בגלל הפוטנציאלים הגבוהים של האורות הנ'ל.

גם ה- LED המחובר ל- R8 נותר מכובה מכיוון שהפלט של A4 נמוך.

התוצאות הנ'ל משפיעות כראוי על מצמדי האופטי המתאימים ועל הממסרים כך שהממסרים מתנהלים רק בשפל מסוכן או רמות מתח גבוהות מסוכנות זוהה רק על ידי A1 ו- A4 בהתאמה.

שימוש בטריאק במקום ממסרים לניתוק

לאחר ניתוח כלשהו הבנתי שניתן לפשט את מעגל המגן המנותק של מתח הרשת הגבוה והנמוך לעיל לגרסה קלה בהרבה באמצעות טריאק יחיד. אנא עיין בתרשים שלהלן הוא מסביר את עצמו ופשוט מאוד להבנה.

עם זאת, אם יש לך בעיות בהבנתו, תירה לי תגובה.

שינוי העיצוב לגרסה ללא שנאים

ניתן לדמיין את גרסת המעגל המנותקת במתח נמוך נמוך ללא שנאי של העיצוב המוסבר לעיל:

“למה משמש מנוע צעד ”

אזהרה: המעגל המוצג להלן אינו מבודד מזרם החשמל. יש להתמודד בזהירות רבה כדי למנוע תקלה קטלנית.

אם מיועד ממסר יחיד לשימוש במקום טריאק, ניתן לשנות את העיצוב כפי שמוצג באיור הבא:

אנא השתמש בקבל 22uF / 25V על בסיס הטרנזיסטור והאדמה, רק כדי לוודא שהממסר אינו מגמגם בתקופות המעבר ...

באמצעות מנהל ההתקן ממסר PNP

כפי שמוצג ברשת החשמל הנתונה AC high, מעגל מגן מתח נמוך , אנו יכולים לראות שתי אורות מה- IC LM 324 משמשים לזיהוי הנדרש.

לאופף העליון יש את הקלט הלא-הפוך שלו ממוקד לקביעה מוגדרת מראש והוא מסתיים למתח DC האספקה, סיכה מס '2 כאן מסופקת עם רמת התייחסות, כך שברגע שהפוטנציאל בסיכה 3 יעלה מעל הסף שנקבע (על ידי P1), תפוקת האופמפ עולה גבוה.

באופן דומה למדי האופף התחתון מוגדר גם לזיהוי סף מתח כלשהו, אולם כאן הסיכות פשוט הפוכות, מה שהופך את תפוקת האופמפ לגבוהה עם זיהוי קלט מתח נמוך.

לכן, האופמפ העליון מגיב לסף מתח גבוה ואופמפ תחתון לסף מתח נמוך. בשני הזיהויים, הפלט של האופמפ המתאים הופך גבוה.

דיודות D5 ו- D7 מוודאות כי צומתן מייצר פלט משותף ממוצא סיכות הפלט של ה- opamp. כך שבכל פעם שאחת מתפוקות ה- Opamp עולה, היא מופקת בצומת הקתודות D5 ו- D7.

בסיס הטרנזיסטור T1 מחובר לצומת הדיודה הנ'ל, וכל עוד תפוקת האורות נותרה נמוכה, מותר ל- T1 להתנהל על ידי קבלת מתח ההטיה דרך R3.

עם זאת ברגע שכל תפוקת ה- opamp הולכת וגוברת (מה שעלול לקרות בתנאי מתח לא תקינים) צומת הדיודות הופך גם הוא גבוה, מה שמגביל את התנהלות T1.

ממסר R1 מכבה באופן מיידי את עצמו ואת העומס המחובר. לפיכך העומס המחובר נשאר פעיל כל עוד יציאות האופמפ נמוכות, מה שבתורו יכול לקרות רק כאשר כניסת הרשת נמצאת ברמת החלון הבטוח, כפי שמותאמת על ידי P1 ו- P2. P1 מוגדר לאיתור רמות מתח גבוהות ואילו P2 לרמת מתח לא בטוחה נמוכה יותר.

פרטי סיכה של IC LM 324

רשימת חלקים למעגל מגן מתח גבוה ונמוך

R1, R2, R3 = 2K2,
P1 ו- P2 = 10K מוגדר מראש,
C1 = 220uF / 25V
כל הדיודות הן = 1N4007,
T1 = BC557,
ממסר = 12 וולט, 400 אוהם, SPDT,
opamps = 2 opamps מ- IC LM 324
Zeners = 4.7 וולט, 400mW,
שנאי = 12V, 500mA

פריסת PCB

עד כה למדנו גרסת IC של המעגל, עכשיו בואו נראה כיצד ניתן לבנות מעגל 220V או 120V ברשת המופעל באמצעות מתח ומעגל הגנה תחת מתח באמצעות כמה טרנזיסטורים בלבד.

מעגל פשוט מאוד המוצג בהתקנה חשמלית בבית עשוי לסייע בהגבלת הנושא במידה רבה.

כאן נלמד שני עיצובים של מעגלי מתח מעל ומתחת, הראשון המבוסס על טרנזיסטורים והשני באמצעות אופמפ.

מעגל מתח / מתח מנותק באמצעות טרנזיסטורים

תופתעו לדעת שניתן לבנות מעגל קטן ונחמד להגנות האמורות באמצעות כמה טרנזיסטורים וכמה רכיבים פסיביים אחרים.

כשמסתכלים על הדמות נוכל לראות סידור פשוט מאוד שבו T1 ו- T2 קבועים כתצורת מהפך, כלומר T2 מגיב בניגוד ל- T1. אנא עיין בתרשים המעגל.

במילים פשוטות כאשר T1 מתנהל, T2 נכבה וההיפך. מתח החישה שמקורו במתח אספקת DC עצמו מוזרם לבסיס T1 באמצעות P1 מוגדר מראש.

נעשה שימוש בקביעה המוקדמת כך שניתן לקבוע במדויק את ספי המעידה והמעגל מבין מתי לבצע את פעולות הבקרה.

כיצד להגדיר את ההגדרה המוגדרת מראש לניתוק אוטומטי

P1 מוגדר לאיתור גבולות מתח גבוה. בתחילה כאשר המתח נמצא בתוך החלון הבטוח, T1 נשאר כבוי וזה מאפשר למתח ההטיה הנדרש לעבור דרך P2 ולהגיע ל- T2, תוך שמירה עליו מופעלת.

לכן הממסר נשמר מופעל והעומס המחובר מקבל את מתח ה- AC הנדרש.

אולם אם נניח, מתח הרשת עולה על הגבול הבטוח, מתח הדגימה החישה בבסיס T1 עולה גם מעל לסף שנקבע, T1 מוליך ומבסס מיד את בסיס ה- T2. התוצאה היא כיבוי של T2 וגם הממסר והעומס המתאים.

“סוגים שונים של מעבדים במחשבים ”

המערכת מגבילה אם כן את המתח המסוכן מלהגיע לעומס ושומרת עליו כמצופה ממנה.

כעת נניח שמתח הרשת נמוך מדי, T1 כבר כבוי ובמצב זה T2 גם מפסיק להתנהל בגלל ההגדרות של P2, שמוגדרות כך ש- T2 מפסיק להתנהל כאשר כניסת הרשת עוברת מתחת לרמה לא בטוחה מסוימת.

כך הממסר מופעל שוב, מפסיק את הכוח לעומס ומניע את אמצעי הבטיחות הנדרשים.

למרות שהמעגל מדויק למדי, סף החלון רחב מדי, כלומר המעגל מופעל רק עבור רמות מתח מעל 260 וולט ומתחת ל -200 וולט, או מעל 130 וולט ומתחת ל -100 וולט עבור כניסות אספקה רגילות של 120 וולט.