Pemutus sirkuit elektronik dengan proteksi tegangan tinggi / rendah

Fluktuasi tegangan selalu menjadi masalah dan bertanggung jawab atas sebagian besar kegagalan peralatan AC. Baik itu peralatan rumah tangga biasa seperti Pemanggang Roti atau mesin industri berkinerja tinggi seperti CNC, semuanya memiliki voltase pengenal yang dapat digunakan untuk bekerja tanpa masalah pada efisiensi maksimumnya. Sayangnya Jalur Domestik / Industri kami gagal memberikan tegangan pengenal itu karena berbagai alasan, maka dalam proyek ini kami akan membangun pemutus sirkuit elektronik sederhana yang dapat memicu relai untuk memutuskan beban ketika tegangan tinggi / rendah terdeteksi.

Proyek ini dirancang dengan op-amp LM358 yang terkenal. Kita akan membuat op-amp bekerja dalam mode Diferensial sehingga dapat membandingkan tegangan arus dengan tegangan preset. Seluruh proyek dapat dibangun di atas papan roti (kecuali kabel listrik) dan dapat dibuat untuk bekerja dalam waktu singkat. Jadi mari kita mulai…..

Komponen yang Diperlukan untuk Pemutus Sirkuit:

1. LM358 (Op-amp Paket Ganda)
2. 7805 (regulator + 5V)
3. 12V Step Down Transformer
4. Relai 5V
5. BC547 (2Nos)
6. 10K Variabel POT
7. Resistor 1K, 2K, 2.2K, 10K, 5.1K
8. 100uF, 10uF, 0.1uF Kapasitor
9. Jembatan Diode
10. Menghubungkan Kabel
11. Papan Roti

Diagram Sirkuit:

Diagram skematik lengkap pemutus sirkuit elektronik diberikan pada gambar di bawah ini. Baca lebih lanjut untuk penjelasannya.

Penjelasan Sirkuit:

Seperti yang ditunjukkan di atas dalam skema pemutus sirkuit, ini sangat sederhana dan hanya sekelompok resistor, kapasitor, dan barang-barang lainnya. Tapi apa yang sebenarnya terjadi di balik semua ini. Bagaimana nilai-nilai komponen dipilih dan apa perannya di sini?

Saya telah mencoba menjawab pertanyaan ini dengan memecahnya menjadi setiap segmen dan menjelaskannya di bawah.

Bagian Daya:

Op-amp adalah jantung dari diagram pemutus sirkuit elektronik ini. Kami membutuhkan suplai 5V yang diatur untuk menyalakan op-amp ini. Juga kita perlu memberi makan tegangan arus (Tegangan pada waktu tertentu) ke op-amp. Op-amp hanya dapat menangani hingga 5V karena ditenagai oleh 5V. Oleh karena itu kita perlu mengubah tegangan Input AC (220V AC) menjadi 0-5V DC.

Jadi rangkaian di atas menyelesaikan dua tujuan.

1. Sediakan 5V konstan untuk menyalakan sirkuit
2. Memetakan tegangan AC Input ke 0-5V untuk op-amp

Untuk mencapai hal ini kami telah menggunakan trafo 12V Step Down yang mengubah AC 220V menjadi AC 12V kemudian kami memperbaikinya dengan jembatan dioda ke 12V DC (Approx) dan kemudian mengatur tegangan ke 5V dengan menggunakan regulator Tegangan 7805. Setiap perubahan tegangan masukan akan mempengaruhi nilai tegangan pada sisi keluaran jembatan dioda. Karenanya tegangan ini dapat dianggap sebagai "tegangan arus" dari sumber listrik AC. Dengan menggunakan resistor 5.1K dan POT 10K (membentuk pembagi potensial) kami telah memetakan tegangan antara 0-5V.

Bagian Op-Amp:

Bagian ini adalah bagian tempat terjadinya perbandingan. Kami memiliki dua subdivisi di bagian op-amp. Satu digunakan untuk membandingkan "tegangan arus" dengan nilai Tegangan Tinggi dan yang lainnya digunakan untuk membandingkan dengan Nilai tegangan Rendah. Kedua bagian tersebut ditunjukkan pada gambar di bawah.

Rangkaian Op-amp yang ditunjukkan di atas adalah mode Diferensial dari sebuah Op-amp. Op-amp benar-benar kuda kerja untuk sebagian besar rangkaian elektronik, ia memiliki banyak mode operasi dan aplikasi seperti Menjumlahkan, mengurangi, memperkuat, dll. Kami telah menggunakannya sebagai pembanding tegangan di sini.

Jadi apa itu komparator tegangan dan mengapa kita membutuhkannya di sini?

Sebuah komparator tegangan dalam kasus kami membandingkan tegangan antara pin 3 dan 2 dan jika tegangan pada pin 3 lebih besar dari pin 2 maka output pada pin 1 menjadi tinggi (3.6V) jika tidak, output akan menjadi 0V. Kami membandingkan "Tegangan arus" dengan tegangan Tinggi dan Rendah preset untuk mendapatkan pemicu tegangan tinggi / rendah.

Pada rangkaian yang ditunjukkan di atas ambang tegangan rendah diatur pada pin 2 menggunakan resistor 1K dan 2K. Ambang batas tegangan tinggi diatur pada pin 5 menggunakan resistor 1K dan 2.2K.

Menggunakan resistor ini membentuk pembagi potensial dan memberikan tegangan rendah 3,33V cut off dan 3,43V sebagai tegangan tinggi cut-off. Ini berarti bahwa hanya jika "tegangan arus" antara 3.33V sampai 3.43V kedua op-amp akan menjadi tinggi.

Catatan: Saya telah mengatur tegangan ambang pada 3,33V dan 3,43 Volt karena batas atas saya adalah 230V dan batas putus kekasih adalah 220V. Anda dapat mengaturnya sesuai dan kemudian mengkalibrasi rangkaian dengan menggunakan pot 10K untuk mengontrol "tegangan arus".

Bagian Relai:

Di sinilah kita memasang beban AC. Relai digunakan untuk menghidupkan / mematikan beban AC.

Seperti yang dibahas di bagian op-amp. Kedua op-amp akan menjadi tinggi hanya jika tegangan berada di antara batas cut-off tegangan Tinggi dan Rendah. Jadi kita harus MENGAKTIFKAN beban AC hanya jika kedua output op-amp tinggi. Di sini " Pemicu Tegangan Rendah " dan " Pemicu Tegangan Tinggi " masing-masing adalah keluaran dari pin 1 dan pin 7.

Hanya jika keduanya tinggi, Relay akan mendapatkan landasannya dan kemauannya akan terpicu. Beban AC (di sini adalah Lampu) id dihubungkan melalui relai. Sebuah resistor 1K digunakan untuk membatasi arus.

Setelah Anda memahami cara kerja rangkaian membuatnya bekerja tidak akan menjadi masalah. Cukup sambungkan sirkuit dan gunakan pot 10K untuk mengatur "Tegangan Arus" antara "Pemicu Tegangan Tinggi" dan "Pemicu Tegangan Rendah". Sekarang jika ada perubahan pada Tegangan utama AC, salah satu op-amp Anda akan menjadi rendah dan relai Anda akan mati, sehingga mematikan Beban yang terhubung dengannya.

Anda juga dapat menggunakan file simulasi yang terlampir di sini, untuk memverifikasi / memodifikasi sirkuit Anda berdasarkan nilai ambang tegangan tinggi atau rendah Anda.

Simulasi menggunakan Potensiometer untuk memvariasikan tegangan input dan LED Hijau sebagai beban. Anda juga dapat memantau nilai tegangan di setiap terminal yang akan membantu Anda memahami rangkaian dengan lebih baik.

Harap Anda menyukai proyek pemutus sirkuit ini dan memahami cara kerja di baliknya. Pengerjaan proyek secara lengkap dapat dilihat pada video di bawah ini.

Proyek ini mengalami kekurangan berikut yang mungkin ingin Anda pertimbangkan untuk berjaga-jaga jika itu berarti bagi Anda.

1. Tegangan yang diukur di sini bukanlah tegangan Vrms. Nilainya juga mengalami puncak dan riak
2. Beban Anda mungkin mengalami efek pengalihan jika tegangan turun / naik secara bertahap (dalam banyak kasus tidak akan terjadi).
3. Jangan hubungkan beban yang mengkonsumsi arus lebih dari 5A. Ini kemungkinan besar akan mematikan relai Anda dan drivernya.

Anda juga dapat memeriksa proyek serupa ini untuk mempelajari lebih lanjut: Deteksi Tegangan Tinggi / Rendah menggunakan Mikrokontroler PIC