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Fazer circuito que corta na Alta e Baixa Tensão Usando IC 324

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Um dispositivo de corte alto e baixa da rede elétrica CA interromperá ou desconectará a alimentação da rede elétrica sempre que uma situação de alta ou baixa tensão for detectada. Dessa forma, garante total segurança à fiação elétrica e aos eletrodomésticos contra incêndio elétrico devido a sobretensões anormais ou a baixas tensões.

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O artigo descreve 3 circuitos automáticos precisos de corte de subtensão e subtensão em casa, para proteger os eletrodomésticos de repentinos perigosos influxos de alta e baixa tensão. Os primeiros projetos explicam um circuito baseado em transformador LM324, o segundo circuito usa uma versão sem transformador, ou seja, funciona sem transformador, enquanto o terceiro conceito explica um circuito de corte baseado em transistor, que pode ser instalado em casa para controlar sobre e sob proteção contra corte de tensão.

visão global

O circuito de corte de alta e baixa tensão da rede CA explicado neste artigo é muito fácil de construir e, no entanto, muito confiável e preciso. O circuito utiliza um único IC LM 324 para a detecção necessária e muda instantaneamente os relés relevantes para que as cargas conectadas sejam isoladas das entradas perigosas.

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O circuito também fornece indicações visuais dos respectivos níveis de tensão durante qualquer instante.

O circuito a seguir utiliza um transformador para alimentar o circuito

Diagrama de circuito

Lista de peças para o circuito protetor de tensão de rede elétrica alta e baixa proposto.

  • R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
  • Pré-ajustes P1, P2, P3, P4 = 10 K
  • C1 = 1000 uF / 25 V,
  • OP1, OP2 = MCT 2E, acoplador óptico
  • Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 Volts, 400 mW,
  • D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
  • D5, D6 = 1N4148,
  • T1, T2 = BC547B,
  • LED = VERMELHO, VERDE, de preferência,
  • Transformador = 0 – 12 V, 500 mA
  • Relé = SPDT, 12 Volts, 400 Ohm

Operação em Circuito

Em um dos meus posts anteriores, vimos um projeto muito simples, porém eficaz, de um circuito de corte de sobretensão e baixa tensão, que é capaz de comutar e cortar a energia da rede elétrica de alcançar os aparelhos conectados depois que a tensão de entrada cruzar ou abaixo dos limiares perigosos.

No entanto, devido à simplicidade excessiva do projeto, envolvendo apenas alguns transistores, o circuito possui suas próprias limitações, sendo a principal limitação menos precisão e histerese considerável, resultando em um intervalo alto de mais de 60 volts entre os limites alto e baixo .

O projeto atual de um circuito de corte de alta e baixa tensão não é apenas altamente preciso, mas também fornece indicações visuais em relação aos passos relevantes das tensões. A precisão é tão alta que praticamente os limites podem ser separados e detectados dentro da faixa de 5 volts.

A incorporação de opamps no circuito o equipou com o recurso acima e, portanto, toda a idéia se tornou muito confiável.

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Vamos entender o circuito em detalhes:

Como os opamps operam como comparadores

Os opamps A1, A2, A3, A4 são obtidos a partir de um único IC 324, que é um IC de quatro opamp, os meios consistem em quatro blocos de opamp em um pacote.

O IC é excepcionalmente confiável e fácil de configurar e dificilmente apresenta um problema com seu funcionamento; em resumo, possui especificações robustas e é flexível demais com a maioria das configurações.

Os quatro opamps são projetados como comparadores de tensão. As entradas inversoras de todos os opamps são fixadas em um valor de referência fixo de 6 volts, o que é feito através de uma rede de resistência / zener para ech dos opamps discretamente.

A entrada não inversora de A1 a A4 é conectada à fonte de alimentação do circuito através de uma rede divisora ​​de tensão formada pelas predefinições P1, P2, P3 e P4, respectivamente.

As predefinições podem ser ajustadas conforme desejado para inverter as saídas dos respectivos opamps quando o nível de entrada relevante cruza o nível de referência definido sobre as entradas inversoras dos respectivos opamps.

As saídas de A1 a A4 são integradas aos indicadores LED de uma maneira bastante especial. Aqui, em vez de seguir o método convencional de conectar os catodos de LED ao terra, ele é conectado à saída da saída do opamp anterior.

Esse arranjo especial garante que apenas um LED relevante seja LIGADO em resposta ao aumento ou queda dos níveis de tensão dos opamps.

Como os acopladores ópticos funcionam

Dois acopladores opt são introduzidos em série com os LEDs superior e inferior, para que os optos também conduzam com os LEDs relevantes durante os níveis de alta e baixa tensão, especificados como limites perigosos.

A condução dos acopladores ópticos muda instantaneamente o transistor interno, que por sua vez alterna o respectivo relé.

Os polos dos dois relés e os polos dos relés são conectados em série antes de fornecer a saída através deles para a carga.

A conexão em série dos contatos garante que, se algum dos relés for conduzido, os cortes da rede elétrica forneçam a carga ou o aparelho conectado.

Por que os comparadores opamps organizados em série

Em níveis normais, o opamp A1, A2 ou mesmo A3 pode estar conduzindo porque todos estes são organizados em uma ordem incremental e continuam a alternar em sequência em resposta ao aumento gradual das tensões e vice-versa.

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Suponha que em certos níveis normais A1, A2 e A3 todos estejam realizando (saídas altas) e A4 não realizando, nesse ponto apenas o LED conectado a R7 acenderia, porque seu cátodo recebe o negativo necessário da saída de A4, enquanto o os cátodos dos LEDs inferiores são todos altos devido aos altos potenciais dos opamps acima.

O LED conectado ao R8 também permanece desligado porque a saída de A4 está baixa.

Os resultados acima influenciam adequadamente os respectivos acopladores ópticos e os relés, de forma que os relés sejam conduzidos apenas durante níveis perigosos de baixa ou alta tensão detectados por apenas A1 e A4, respectivamente.

Usando Triac em vez de relés para o corte

Após algumas análises, percebi que o circuito protetor acima e de alta tensão da rede elétrica baixa poderia ser simplificado para uma versão muito mais fácil usando um único triac. Por favor, consulte o diagrama abaixo; é auto-explicativo e muito simples de entender.

No entanto, se você tiver problemas para entender, faça um comentário.

Modificando o design em uma versão sem transformador

A versão do circuito de corte de alta tensão e baixa tensão do transformador do projeto explicado acima pode ser visualizada no diagrama a seguir:

Aviso: O circuito mostrado abaixo não está isolado da rede elétrica CA. Manuseie com extrema cautela para evitar um acidente fatal.

Se um único relé for utilizado em vez de um triac, o design poderá ser modificado conforme mostrado na figura a seguir:

Use um capacitor de 22uF / 25V na base e no terra do transistor, apenas para garantir que o relé não gagueje durante os períodos de comutação …

Usando o driver de retransmissão PNP

Como mostrado no circuito protetor CA de alta tensão e baixa tensão , podemos ver dois opamps do IC LM 324 sendo usados ​​para a detecção necessária.

O opamp superior tem sua entrada não inversora montada em uma predefinição e é finalizado com a tensão CC de alimentação, o pino #2 aqui é fornecido com um nível de referência, de modo que, assim que o potencial no pino #3 ultrapassar o limite definido (por P1), a saída do opamp vai alta.

De maneira semelhante, o opamp mais baixo também é configurado para alguma detecção de limiar de tensão; no entanto, aqui os pinos são revertidos, fazendo com que a saída do opamp fique alta com a detecção de entrada de baixa tensão.

Portanto, o opamp superior responde ao limite de alta tensão e o opamp inferior ao limite de baixa tensão. Para ambas as detecções, a saída do respectivo opamp se torna alta.

Os diodos D5 e D7 garantem que sua junção produza uma saída comum a partir dos pinos de saída do opamp. Assim, sempre que qualquer saída de opamp aumenta, é produzida na junção dos cátodos D5, D7.

A base do transistor T1 está conectada à junção de diodo acima e, enquanto a saída dos opamps permanecer baixa, T1 poderá conduzir através da obtenção da tensão de polarização através de R3.

No entanto, no momento em que qualquer saída do opamp fica alta (o que pode ocorrer durante condições anormais de tensão), a junção do diodo também fica alta, impedindo a condução de T1.

O relé R1 desliga-se instantaneamente e a carga conectada. Assim, a carga conectada permanece LIGADA enquanto as saídas do opamp estiverem baixas, o que por sua vez só pode ocorrer quando a rede elétrica de entrada estiver dentro do nível da janela de segurança, conforme ajustado por P1 e P2. P1 está configurado para detectar níveis de alta tensão, enquanto P2 para o nível de tensão não seguro mais baixo.

Detalhes do pino do IC LM 324

Lista de peças para o circuito protetor de alta tensão e rede acima

R1, R2, R3 = 2K2,
P1 e P2 = 10K predefinidos,
C1 = 220uF / 25V
Todos os diodos são = 1N4007,
T1 = BC557,
Relé = 12 V, 400Ohms, SPDT,
opamps = 2 opamps do IC LM 324
Zeners = 4,7 volts , 400mW,
transformador = 12V, 500mA

Layout de PCB

Até agora, aprendemos uma versão IC do circuito, agora vamos ver como uma rede elétrica de 220V ou 120V operada sob tensão e circuito de proteção de subtensão pode ser construída usando apenas alguns transistores.

Um circuito muito simples apresentado quando instalado na casa elétrica pode ajudar a restringir o problema em grande parte.

Aqui vamos aprender dois projetos de circuitos de sobretensão e subtensão, o primeiro baseado em transistores e o outro usando um opamp.

Circuito de corte de tensão acima / abaixo usando transistores

Você ficará surpreso ao saber que um pequeno circuito agradável para essas proteções pode ser construído usando apenas alguns transistores e alguns outros componentes passivos.

Observando a figura, podemos ver um arranjo muito simples em que T1 e T2 são fixos como uma configuração do inversor, o que significa que T2 responde de maneira oposta a T1. Por favor, consulte o diagrama do circuito.

Em palavras simples, quando T1 conduz, T2 desliga e vice-versa. A tensão de detecção derivada da própria tensão de alimentação CC é alimentada à base de T1 via pré-ajuste P1.

A predefinição é usada para que os limites de disparo possam ser determinados com precisão e o circuito entenda quando executar as ações de controle.

Como definir a predefinição para corte automático

P1 está configurado para detectar limites de alta tensão. Inicialmente, quando a tensão está dentro da janela segura, T1 permanece DESLIGADO e isso permite que a tensão de polarização necessária passe através de P2 e alcance T2, mantendo-a LIGADA.

Portanto, o relé também é mantido ativado e a carga conectada recebe a tensão CA necessária.

No entanto, supondo que a tensão da rede exceda o limite de segurança, a tensão da amostra de detecção na base de T1 também se eleva acima do limiar definido, T1 imediatamente conduz e aterra a base de T2. Isso resulta no desligamento do T2 e também no relé e na carga correspondente.

O sistema, portanto, restringe a tensão perigosa de alcançar a carga e a protege como esperado.

Agora, suponha que a tensão da rede elétrica esteja muito baixa, T1 já esteja desligado e nesta situação T2 também pare de conduzir devido às configurações de P2, que são definidas para que T2 pare de funcionar quando a entrada principal estiver abaixo de um determinado nível inseguro.

Assim, o relé é novamente desligado, cortando a energia da carga e solicitando as medidas de segurança necessárias.

Embora o circuito seja razoavelmente preciso, o limiar da janela é muito amplo, o que significa que o circuito é acionado apenas para níveis de tensão acima de 260V e abaixo de 200V, ou acima de 130V e abaixo de 100V para entradas normais de alimentação de 120V.

Portanto, o circuito pode não ser muito útil para quem procura pontos de disparo e controles absolutamente precisos, que podem ser otimizados conforme a preferência pessoal.

Para tornar isso possível, é necessário incluir alguns opamps em vez de transistores.

Lista de peças para a tensão de rede CA acima, sob circuito de proteção contra tensão.

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

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