Elektronischer Schutzschalter – Schema und Funktion

Elektronischer Schutzschalter – Schaltplan, Funktionsweise und Anwendungen

AC-Geräte, die wir in unseren Häusern verwenden, haben im Allgemeinen eine Grenze, um mit Strom und Spannung umzugehen. Diese Schwellenspannung und -strom werden als Geräteleistung bezeichnet und sind die von den Herstellern angegebenen Messungen, in deren Bereich das Gerät ordnungsgemäß funktioniert. Die Nennspannung und der Nennstrom sind nicht nur für die optimalen Betriebsbedingungen erforderlich, sondern auch die Maße, bei deren Überschreitung das Gerät beschädigt werden kann. Das fehlerhafte Gerät beschädigt manchmal andere Geräte, die mit demselben Netzwerk verbunden sind.

Diese Probleme treten aufgrund von Spannungsschwankungen auf, die wir von unserem Stromnetz erhalten, und sind im Allgemeinen unvermeidlich. Diese Überspannungen sind für die Beschädigung vieler elektronischer Geräte verantwortlich, von kleinen elektronischen Geräten in unseren Häusern bis hin zu großen Hochleistungsindustriemaschinen. Der Artikel befasst sich mit der Herstellung eines elektronischen Leistungsschalters die ihre Schaltung so nutzen würde, dass sie unsere Geräte vor plötzlichen Spannungsspitzen schützt und die Last vom Netzwerk trennt.

• Verwandter Beitrag: Smart WiFi Circuit Breaker &Aufbau, Installation und Funktion

Schaltplan des elektronischen Leistungsschalters

Ein schematisches Diagramm der Schaltung ist unten angegeben:

Komponenten Erforderlich für elektronischen CB

1. Operationsverstärker LM358
2. Regler 7805 =+5V
3. Relais =5V
4. BC547-ICs =2 Nr.
5. Abwärtstransformator =12 V
6. Variables Potentiometer =10kΩ
7. Diodenbrücke
8. Widerstände =1kΩ, 2kΩ, 2,2kΩ, 5,1kΩ &10kΩ
9. Kondensatoren =0,1 μF, 10 μF und 100 μF

• Verwandter Beitrag:Schaltkreisdiagramm und Betrieb des automatischen Lichtschalters im Badezimmer

LM358

Der LM358 IC ist ein Operationsverstärker-IC. Es ist ein Zweikanal-Op-Amp-IC mit geringem Stromverbrauch. Es verfügt über zwei intern frequenzkompensierte, unabhängige Operationsverstärker mit hoher Verstärkung. Es ist so ausgelegt, dass es mit einer einzigen Stromversorgung arbeitet und über einen großen Spannungsbereich betrieben werden kann. Es gibt viele Anwendungen dieses ICs, darunter der DC-Verstärkungsblock, Wandlerverstärker und die herkömmlichen Operationsverstärkerschaltungen. Dieser IC hat ein Gehäuse mit acht Pins.

Die Pinbelegung ist in der Abbildung unten dargestellt.

Die interne Struktur des IC ist in der obigen Abbildung dargestellt. Der oben diskutierte IC hat zwei unabhängige Operationsverstärker. Die Klemmen 1 und 7 sind die Ausgangsklemmen des Operationsverstärkers. Die Anschlüsse 3 und 5 sind die nicht invertierenden Anschlüsse, während die Anschlüsse 2 und 6 die invertierenden Anschlüsse sind. Es gibt die normalerweise vorhandenen Masse- und VCC-Anschlüsse bei 4 bzw. 8.

Dieser IC ist nicht nur kostengünstig und leicht verfügbar, sondern hat auch einige weitere erlösende Eigenschaften, die eher der elektronischen Seite zuzuordnen sind. Einige der unten aufgeführten Funktionen.

1. Das wichtigste Verkaufsargument sind die beiden Operationsverstärker, die intern frequenzkompensiert sind
2. Der Bereich der einzelnen Stromversorgung beträgt 3-32 V.
3. Der Bereich der dualen Stromversorgung beträgt -16 bis -1,5 V oder 1,5 V bis 16 V.
4. Die Spannungsverstärkung beträgt 100 dB und die Bandbreite 1 MHz.
5. Die Versorgungsstromentnahme zum IC ist sehr gering. Sie liegt im Allgemeinen im Bereich von 500 µA.
6. Es gibt eine kleine Offset-Spannung am Eingang, die im Allgemeinen etwa 2mV beträgt.
7. Die vom IC erhaltene Gleichtaktspannung enthält das Massepotential.
8. Die differentielle Eingangsspannung und die dem IC zugeführte Versorgungsspannung sind vergleichbar.

Verwandter Beitrag:Einfache Überspannungsschutzschaltung mit Zenerdiode

7805 Regler-IC

Schaltungen mit Spannungsquellen können Schwankungen aufweisen, die dazu führen, dass keine festen Spannungsausgänge bereitgestellt werden. Einer der beliebtesten ICs für diesen Zweck ist der 7805 Regulator IC, der ein Mitglied von festen linearen Spannungsreglern ist, die verwendet werden, um solche Schwankungen aufrechtzuerhalten. Es gibt viele Anwendungen, in denen der 7805 verwendet wird, und die wichtigsten sind:

1. Regler mit festem Ausgang
2. Positivregler in negativ
3. Einstellbarer Leistungsregler
4. Stromregler
5. Einstellbarer Gleichspannungsregler
6. Geregelte duale Versorgung
7. Ausgangsverpolungsschutzschaltung
8. Umgekehrte Vorspannungs-Projektionsschaltung

LM 7805 Spannungsregler-IC
Pin-Nr.	Pin-Name	Zweck
1	Eingabe	Eine ungeregelte Spannung anlegen, um einen geregelten Ausgang zu erhalten
2	Boden	Mit Masse verbunden
3	Ausgabe	Ausgang ist ein geregeltes Spannungssignal

Der IC erreicht bei einer Eingangsspannung von 7,2 V seine maximale Effizienz.

Im Spannungsregler IC 7805 wird viel Energie in Form von Wärme verbraucht. Die Differenz im Wert der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung kommt als Wärme. Wenn also die Differenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung hoch ist, wird mehr Wärme erzeugt. Das Loch im Transistor dient zum Anschließen eines Kühlkörpers. Daher bietet dieser IC auch eine Vorkehrung für einen Kühlkörper.

Verwandter Beitrag:Automatische Türklingel mit Objekterkennung von Arduino

BC547-Transistor

BC547 ist ein NPN-Bipolartransistor. Meist wird es für Schaltzwecke sowie für Verstärkungsvorgänge verwendet. Die kleinere Strommenge an der Basis wird verwendet, um auch die größere Strommenge an Kollektor und Emitter zu steuern. Seine grundlegenden Anwendungen sind Schalten und Verstärken. Unten ist die Pinbelegung des BC547-Transistors:

Die Funktionsweise des Transistors ist unkompliziert. Wenn die Eingangsspannung an seinen Anschlüssen angelegt wird, beginnt eine gewisse Strommenge von der Basis zum Emitter zu fließen und steuert den Strom am Kollektor. Die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter ist bei der NPN-Konstruktion am Emitter negativ und am Basisanschluss positiv.

Verwandter Beitrag:Kabel- und Drahttester-Schaltplan

Weiterleitung

Ein Relais ist ein elektrisch, elektromagnetisch oder elektronisch betriebener Schalter. Der Schalter kann eine beliebige Anzahl von Kontakten in mehreren Kontaktformen aufweisen, wie z. B. Schließerkontakte, Öffnerkontakte oder eine Kombination dieser beiden. Relais werden verwendet, um einen Stromkreis durch ein unabhängiges Signal mit geringer Leistung zu steuern, oder wenn mehrere Stromkreise durch ein Signal gesteuert werden müssen. Die traditionelle Form von Relais verwendet einen Elektromagneten, um die Kontakte zu schließen oder zu öffnen, aber es wurden auch andere Funktionsprinzipien erfunden, wie z. B. in Halbleiterrelais, die Halbleitereigenschaften zur Steuerung nutzen, ohne sich auf bewegliche Teile zu verlassen. Die Pinbelegung eines 5-V-Relais, das beim Aufbau der Schaltung verwendet wird, ist unten angegeben.

5-V-Relais
Pin-Nr.	Pin-Name	Beschreibung
1	Spulenende 1	Wird verwendet, um das Relais auszulösen
2	Spulenende 2	Wird verwendet, um das Relais auszulösen
3	Gemeinsam(COM)	Mit einem Ende der Last verbunden
4	Normalerweise geschlossen (NC)	Wenn das andere Ende mit diesem Anschluss verbunden ist, bleibt die Last vor dem Auslösen angeschlossen
5	Schließer (NEIN)	Wenn das andere Ende mit dieser Klemme verbunden ist, bleibt die Last vor dem Auslösen getrennt

Verwandter Beitrag:Smart Home Automation System – Circuit and Source Code

Arbeitsweise des elektronischen Schutzschalters

Schließen Sie die Komponenten korrekt gemäß dem obigen Schaltplan an. Der oben gezeigte Schaltplan besteht aus drei Teilen. Die drei Teile sollen zu einem einzigen großen Kreis verbunden werden. Die drei Teile sind

• Leistungsmodul
• Op-Amp-Modul
• Relaismodul

Die drei Module der Schaltung werden im nächsten Abschnitt des Berichts kurz besprochen.

Leistungsmodul

Der Operationsverstärker in dieser Schaltung ist die Steuerung für den Leistungsschalter für unser Projekt. Dieser Operationsverstärker benötigt eine geregelte 5-V-Stromversorgung. Wir werden diesen Stromkreis von unserem Netz aus betreiben, das eine Wechselspannung von etwa 220 V hat. Um den Operationsverstärker mit Strom zu versorgen, müssen wir zuerst die Spannung verringern, die uns vom Netz zur Verfügung steht.

Dafür verwenden wir einen Abwärtstransformator, in unserem Fall haben wir einen Transformator verwendet, der uns eine heruntergesetzte Spannung von 12 V liefert. Diese 12-V-AV-Spannung, die vom Transformator erhalten wird, wird dann mit einer Gleichrichterschaltung gleichgerichtet, die aus einer Diodenbrücke besteht. Dadurch wird die Wechselspannung in Gleichspannung gleichgerichtet.

Der Ausgang dieser Gleichrichtung ergibt nun etwa 12 V Gleichspannung. Diese 12 V DC werden dann mit unserem Spannungsregler-IC LM7805 geregelt. Wir können die Ausgangsspannung des Leistungsmoduls irgendwo zwischen 0 bis 5 V abbilden, indem wir einen Potentialteiler mit einem variablen Widerstand und einem Widerstand verwenden. Durch Ändern der Potentiometerspannung können wir unterschiedliche Spannungen erhalten. Sie können auch die 12-V-zu-5-V-Wandlerschaltung verwenden.

Verwandter Beitrag:Temperaturregler für Lötkolben

Operationsverstärkermodul

Das Op-Amp-Modul ist der Hauptteil der Schaltung, und hier findet der Spannungsvergleich statt. Da der Leistungsschalter, den wir herstellen, Schutz sowohl vor Überspannung als auch vor Niederspannung bietet, müssen wir beide Fälle berücksichtigen. Beide Gehäuse haben ihren eigenen Stromkreis und werden am gekennzeichneten Anschluss mit dem Hauptstromkreis verbunden.

Der Operationsverstärker in der Schaltung wird im Differenzmodus verwendet. Und von allen Anwendungen eines Operationsverstärkers haben wir den Operationsverstärker in dieser Schaltung als Spannungskomparator verwendet. Dieser Komparator gibt als Ausgang entweder hoch oder niedrig aus, nachdem er die Spannungen an zwei seiner Anschlüsse verglichen hat. Wir können die Schwellenspannungen sowohl für die Untergrenze als auch für die Obergrenze mit Widerstandsnetzwerken einstellen.

Verwandter Beitrag:Electronic Eye Circuit – Using LDR and IC 4049 For Security Control

Relaismodul

Nun, da wir der Op-Amp-Schaltung die richtige Stromversorgung gegeben haben und die Op-Amps so funktionieren, wie sie sollen, müssen wir jetzt darüber nachdenken Der Betrieb des Stromkreises nach der Erkennung eines hohen oder niedrigen Spannungsstoßes wird durch den elektronischen Schutzschalter identifiziert .

Der Spannungsstoß wird vom Op-Amp-Modul der Schaltung erhalten, die oben besprochen wurde. Basierend auf dem vom Op-Amp-Modul erhaltenen Op-Amps-Ausgang wird das Relais ausgelöst. Wenn beide Ausgänge der Operationsverstärker hoch sind, wird nur dann das Relais ausgelöst und die AC-Last wird direkt mit dem Netz verbunden. Es gibt einen zusätzlichen 1k-Ohm-Widerstand, der zur Strombegrenzung verwendet wird.

Verwandte Projekte:

• Ideenliste für Elektronik-Abschlussjahresprojekte
• Elektronik-Projektideen für Ingenieurstudenten
• Einfache und grundlegende Elektronik-Miniprojektideen für Anfänger
• Top-Ideenliste für elektrische Miniprojekte
• Abschlussprojekte Elektrotechnik
• Top-Ideen für Elektroprojekte für Ingenieurstudenten