سوف يقوم جهاز قطع التيار المتردد عالي / منخفض بقطع أو فصل مصدر التيار الكهربائي عن المنزل عند اكتشاف حالة الجهد العالي أو الجهد المنخفض. وبهذه الطريقة ، فإنه يضمن السلامة الكاملة للأسلاك المنزلية والأجهزة الكهربائية من الحريق بسبب الجهد الزائد غير الطبيعي أو الفولتية المنخفضة.

توضح المقالة 3 دوائر قطع أوتوماتيكية دقيقة للجهد الزائد وتحت الجهد يمكن صنعها في المنزل لحماية الأجهزة المنزلية من التدفقات الخطيرة المفاجئة للجهد العالي والمنخفض. تشرح التصميمات الأولى دائرة تعتمد على محول LM324 ، وتستخدم الدائرة الثانية إصدارًا بدون محول ، أي أنها تعمل بدون محول ، بينما يشرح المفهوم الثالث دائرة قطع تعتمد على الترانزستور ، ويمكن تركيبها جميعًا في المنزل للتحكم فوق وتحت قطع حماية الجهد.

ملخص

دائرة قطع التيار المتردد عالية ومنخفضة الجهد الموضحة في هذه المقالة سهلة البناء ومع ذلك فهي موثوقة ودقيقة للغاية. الدائرة تستخدم واحد IC LM 324 من أجل الاكتشاف الضروري وتبديل المرحلات ذات الصلة على الفور بحيث يتم عزل الأحمال المتصلة عن المدخلات الخطرة.

توفر الدائرة أيضًا مؤشرات مرئية لمستويات الجهد ذات الصلة خلال أي لحظة.

الدائرة التالية تستخدم محولًا لتشغيل الدائرة

مخطط الرسم البياني

قائمة الأجزاء لدائرة حماية الجهد الكهربائي المرتفع والمنخفض المقترحة.

R1 ، R2 ، R3 ، R4 ، R5 ، R6 ، R7 ، R8 = 4K7 ،
P1، P2، P3، P4 = 10 ك إعدادات مسبقة
C1 = 1000 فائق التوهج / 25 فولت ،
OP1 ، OP2 = MCT 2E ، مقرنة البصريات
Z1 ، Z2 ، Z3 ، Z4 = 6 فولت ، 400 ميغاواط ،
D1 ، D2 ، D3 ، D4 = 1N4007 ،
D5 ، D6 = 1N4148 ،
T1 ، T2 = BC547B ،
LED = أحمر ، أخضر حسب الرغبة ،
المحول = 0-12 فولت ، 500 مللي أمبير
التقوية = SPDT ، 12 فولت ، 400 أوم

تشغيل الدائرة

في إحدى مشاركاتي السابقة ، رأينا تصميمًا بسيطًا للغاية ولكنه فعال لدائرة قطع التيار الكهربائي ذات الجهد الزائد والجهد المنخفض ، والتي يمكنها التبديل وقطع التيار الكهربائي من الوصول إلى الأجهزة المتصلة بمجرد عبور جهد الدخل أو تحت العتبات الخطرة.

ومع ذلك ، نظرًا للبساطة الزائدة في التصميم ، والذي يتضمن فقط اثنين من الترانزستورات ، فإن الدائرة لها حدودها الخاصة ، والقيود الرئيسية هي الدقة الأقل والتباطؤ الكبير ، مما ينتج عنه فجوة عتبة عالية تزيد عن 60 فولت بين الحد الأعلى والأدنى.

إن التصميم الحالي لدائرة القطع ذات الجهد العالي والجهد المنخفض ليس فقط دقيقًا للغاية ولكنه يوفر أيضًا مؤشرات مرئية تتعلق بخطوات الجهد ذات الصلة. الدقة عالية جدًا بحيث يمكن فصل العتبات تقريبًا واستشعارها في نطاق 5 فولت.

إن دمج opamps في الدائرة يجهزها بالميزة المذكورة أعلاه ، وبالتالي تصبح الفكرة بأكملها موثوقة للغاية.

دعونا نفهم الدائرة بالتفصيل:

كيف تعمل opamps كمقارنات

يتم الحصول على opamps ، A1 ، A2 ، A3 ، A4 من IC واحد 324 ، وهو رباعي opamp IC ، يعني يتكون من أربع كتل opamp في حزمة واحدة.

“الرابع خصائص الصمام الثنائي pn تقاطع ”

يعتبر IC موثوقًا بشكل مذهل وسهل التهيئة ولا يمثل مشكلة في عمله ، باختصار يتميز بمواصفات قوية ومرن للغاية مع معظم التكوينات.

يتم تزوير opamps الأربعة كمقارنات الجهد. يتم تثبيت المدخلات العكسية لجميع opamps إلى قيمة مرجعية ثابتة تبلغ 6 فولت والتي تتم من خلال شبكة مقاومة / زينر لـ ech من opamps بشكل منفصل.

يتم توصيل المدخلات غير المقلوبة من A1 إلى A4 بمصدر الطاقة للدائرة من خلال شبكة مقسم الجهد المكونة من الإعدادات المسبقة P1 و P2 و P3 و P4 على التوالي.

يمكن ضبط الإعدادات المسبقة حسب الرغبة لقلب مخرجات opamps ذات الصلة عندما يتقاطع مستوى الإدخال ذي الصلة مع المستوى المرجعي المحدد عبر المدخلات العكسية لل opamps المعنية.

تم دمج مخرجات A1 إلى A4 في مؤشرات LED بطريقة خاصة إلى حد ما. هنا بدلاً من اتباع الطريقة التقليدية لتوصيل كاثودات LED بالأرض ، يتم توصيله بإخراج خرج opamp السابق.

يضمن هذا الترتيب الخاص تشغيل مؤشر LED واحد ذي صلة فقط استجابة لارتفاع أو انخفاض مستويات الجهد من opamps.

كيف تعمل optocouplers

يتم تقديم اثنين من قارنات التوصيل في سلسلة مع مصابيح LED العلوية والسفلية بحيث تعمل Optos أيضًا مع مصابيح LED ذات الصلة أثناء مستويات الجهد العالي والمنخفض ، المحددة على أنها عتبات خطيرة.

يعمل توصيل قارنات البصريات على تبديل الترانزستور الداخلي على الفور والذي بدوره يقوم بتبديل التتابع المعني.

يتم توصيل أقطاب المرحلتين وأعمدة المرحلات في سلسلة قبل تزويد الخرج من خلالها بالحمل.

يضمن الاتصال المتسلسل لجهات الاتصال أنه في حالة إجراء أي من المرحلات ، يتم قطع التيار الكهربائي للحمل أو الجهاز المتصل.

لماذا تم ترتيب مقارنات opamps في السلسلة

في المستويات العادية ، قد يتم إجراء opamp A1 أو A2 أو حتى A3 لأن كل هذه الأمور مرتبة بترتيب تدريجي وتستمر في التبديل بالتسلسل استجابةً للجهود المتزايدة تدريجياً والعكس صحيح.

لنفترض أنه عند مستويات عادية معينة A1 و A2 و A3 كلها موصلة (مخرجات عالية) ، و A4 لا تجري ، في هذه المرحلة فقط سيضيء مؤشر LED المتصل بـ R7 ، لأن كاثودها يتلقى السالب المطلوب من إخراج A4 ، في حين أن تعتبر كاثودات مصابيح LED السفلية عالية بسبب الإمكانات العالية من opamps المذكورة أعلاه.

يظل مؤشر LED المتصل بـ R8 مغلقًا أيضًا لأن إخراج A4 منخفض.

تؤثر النتائج المذكورة أعلاه بشكل مناسب على قارنات التوصيل والمرحلات ذات الصلة بحيث لا تعمل المرحلات إلا أثناء انخفاض خطير أو انخفاض خطير مستويات جهد عالية خطيرة تم الكشف عنها بواسطة A1 و A4 فقط على التوالي.

استخدام الترياك بدلاً من المرحلات للقطع

بعد بعض التحليل ، أدركت أنه يمكن تبسيط دائرة حماية التيار الكهربائي المرتفع والمنخفض أعلاه إلى إصدار أسهل بكثير باستخدام التيرستورات واحد. يرجى الرجوع إلى الرسم البياني الموضح أدناه ، فهو واضح بذاته ويسهل فهمه.

ومع ذلك ، إذا كان لديك مشاكل في فهمها ، أرسل لي تعليقًا.

تعديل التصميم إلى نسخة غير متغيرة

يمكن تصور إصدار دائرة قطع التيار الكهربائي المنخفض الجهد المنخفض من التيار الكهربائي الموضح أعلاه في الرسم التخطيطي التالي:

“اختبار مكثف بمقياس متعدد ”

تحذير: الدائرة الموضحة أدناه غير معزولة عن التيار الكهربائي المتردد. تعامل بحذر شديد لتجنب وقوع حادث مميت.

إذا كان المقصود استخدام مرحل واحد بدلاً من التيرستورات ، فيمكن تعديل التصميم كما هو موضح في الشكل التالي:

يرجى استخدام مكثف 22 فائق التوهج / 25 فولت عبر قاعدة الترانزستور والأرض ، فقط للتأكد من أن التتابع لا يتلعثم أثناء فترات التغيير ...

استخدام برنامج تشغيل PNP Relay

كما هو مبين في التيار الكهربائي AC عالي ، دائرة حماية الجهد المنخفض ، يمكننا أن نرى استخدام اثنين من opamps من IC LM 324 للكشف المطلوب.

يحتوي opamp العلوي على مدخلاته غير المقلوبة المزودة بضبط مسبق ويتم إنهاؤها بجهد التيار المستمر للإمداد ، ويتم توفير الدبوس رقم 2 هنا بمستوى مرجعي ، وذلك بمجرد أن تتجاوز الإمكانات عند الدبوس رقم 3 الحد المحدد (بواسطة P1) ، يرتفع ناتج opamp.

وبالمثل ، تم تكوين opamp السفلي أيضًا لبعض اكتشاف عتبة الجهد ، ولكن هنا يتم عكس المسامير للتو ، مما يجعل إخراج opamp مرتفعًا مع اكتشاف إدخال الجهد المنخفض.

لذلك ، يستجيب opamp العلوي لعتبة الجهد العالي و opamp السفلي لعتبة الجهد المنخفض. لكل من الاكتشافات ، يصبح إخراج opamp ذي الصلة مرتفعًا.

تتأكد الثنائيات D5 و D7 من أن تقاطعهما ينتج ناتجًا مشتركًا من مخارج مخرج opamp. وهكذا كلما ارتفع أي من خرج opamp ، يتم إنتاجه عند تقاطع كاثودات D5 و D7.

ترتبط قاعدة الترانزستور T1 بوصلة الصمام الثنائي أعلاه ، وطالما ظل خرج opamps منخفضًا ، يُسمح لـ T1 بالتصرف عن طريق الحصول على جهد التحيز من خلال R3.

ومع ذلك ، في اللحظة التي يرتفع فيها أي من خرج opamp (والذي قد يحدث أثناء ظروف الجهد غير الطبيعية) ، يصبح تقاطع الصمام الثنائي مرتفعًا أيضًا ، مما يقيد T1 من التوصيل.

يقوم Relay R1 على الفور بإيقاف تشغيل نفسه والحمل المتصل. وبالتالي يظل الحمل المتصل قيد التشغيل طالما أن مخرجات opamp منخفضة ، وهذا بدوره يمكن أن يحدث فقط عندما تكون أنابيب الإدخال ضمن مستوى النافذة الآمنة ، كما تم ضبطه بواسطة P1 و P2. تم ضبط P1 للكشف عن مستويات الجهد العالي بينما تم ضبط P2 على مستوى الجهد المنخفض غير الآمن.

دائرة قطع التيار الكهربائي العالي والمنخفض باستخدام IC 741

تفاصيل دبوس IC LM 324

قائمة الأجزاء لدائرة حماية التيار الكهربائي العالية والمنخفضة الجهد أعلاه

R1 ، R2 ، R3 = 2K2 ،
P1 و P2 = 10K إعداد مسبق ،
C1 = 220 فائق التوهج / 25 فولت
جميع الثنائيات = 1N4007 ،
T1 = BC557,
التتابع = 12 فولت ، 400 أوم ، SPDT ،
opamps = 2 opamps من IC LM 324
زنرز = 4.7 فولت ، 400 ميغاواط ،
محول = 12 فولت ، 500 مللي أمبير

تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لقد تعلمنا حتى الآن نسخة IC من الدائرة ، والآن دعونا نرى كيف يعمل التيار الكهربائي 220 فولت أو 120 فولت على الجهد الكهربي وتحت دائرة حماية الجهد يمكن بناؤه باستخدام ترانزستورات فقط.

قد تساعد الدائرة البسيطة جدًا التي يتم تقديمها عند تركيبها في المنزل الكهربائي في تقييد المشكلة إلى حد كبير.

هنا سوف نتعلم تصميمين لدارات الجهد الزائد والسفلي ، الأول يعتمد على الترانزستورات والآخر باستخدام opamp.

دائرة قطع الجهد الزائد / المنخفض باستخدام الترانزستورات

ستندهش من معرفة أنه يمكن بناء دائرة صغيرة لطيفة للحماية المذكورة باستخدام زوج من الترانزستورات وعدد قليل من المكونات السلبية الأخرى.

بالنظر إلى الشكل ، يمكننا أن نرى ترتيبًا بسيطًا للغاية حيث يتم إصلاح T1 و T2 كتكوين عاكس ، مما يعني أن T2 يستجيب بشكل معاكس لـ T1. يرجى الرجوع إلى مخطط الدائرة.

بكلمات بسيطة عندما يتم إجراء T1 ، يتم إيقاف تشغيل T2 والعكس صحيح. يتم تغذية جهد الاستشعار المشتق من جهد إمداد التيار المستمر نفسه إلى قاعدة T1 عبر P1 مضبوط مسبقًا.

يتم استخدام الإعداد المسبق بحيث يمكن تحديد عتبات التعثر بدقة وتفهم الدائرة وقت تنفيذ إجراءات التحكم.

كيفية ضبط الإعداد المسبق للقطع التلقائي

تم ضبط P1 لاكتشاف حدود الجهد العالي. في البداية عندما يكون الجهد داخل النافذة الآمنة ، يظل T1 في وضع إيقاف التشغيل وهذا يسمح لجهد التحيز المطلوب بالمرور عبر P2 والوصول إلى T2 ، مما يبقيه في وضع التشغيل.

لذلك يتم الاحتفاظ بالمرحل أيضًا نشطًا ويتلقى الحمل المتصل جهد التيار المتردد المطلوب.

ومع ذلك ، إذا افترضنا أن جهد التيار الكهربائي يتجاوز الحد الآمن ، فإن جهد عينة الاستشعار عند قاعدة T1 يرتفع أيضًا فوق العتبة المحددة ، T1 تجري على الفور قاعدة T2 وتؤسسها. ينتج عن هذا إيقاف تشغيل T2 وأيضًا الترحيل والحمل المقابل.

“سحب المقاوم مقابل هدم ”

وبالتالي فإن النظام يقيد الجهد الخطير من الوصول إلى الحمل ويحميه كما هو متوقع منه.

لنفترض الآن أن جهد التيار الكهربائي منخفض للغاية ، وأن T1 قد تم إيقاف تشغيله بالفعل وفي هذه الحالة ، يتوقف T2 أيضًا عن التوصيل بسبب إعدادات P2 ، والتي تم ضبطها بحيث يتوقف T2 عن التوصيل عندما ينخفض دخل التيار الرئيسي عن مستوى معين غير آمن.

وبالتالي يتم إيقاف تشغيل المرحل مرة أخرى ، مما يؤدي إلى قطع الطاقة عن الحمل والحث على اتخاذ تدابير السلامة المطلوبة.

على الرغم من أن الدائرة دقيقة بشكل معقول ، إلا أن عتبة النافذة واسعة جدًا ، مما يعني أن الدائرة يتم تشغيلها فقط لمستويات الجهد فوق 260 فولت وأقل من 200 فولت ، أو أعلى من 130 فولت وأقل من 100 فولت لمدخلات العرض العادية 120 فولت.