Un dispositif de coupure secteur haut / bas secteur coupera ou déconnectera l'alimentation secteur de l'électricité domestique chaque fois qu'une situation de haute ou basse tension est détectée. De cette façon, il garantit une sécurité totale du câblage et des appareils domestiques contre les incendies électriques dus à des surtensions anormales ou à des baisses de tension.

L'article décrit 3 circuits de coupure de surtension et de sous-tension automatiques précis qui peuvent être fabriqués à la maison pour protéger les appareils électroménagers contre les influx soudains et dangereux de haute et basse tension. Le premier concept explique un circuit basé sur un transformateur LM324, le deuxième circuit utilise une version sans transformateur, c'est-à-dire qu'il fonctionne sans transformateur, tandis que le troisième concept explique un circuit de coupure à base de transistor, qui peut tous être installé à la maison pour contrôler plus et moins protection de coupure de tension.

Aperçu

Le circuit de coupure haute et basse tension du secteur CA expliqué dans cet article est très facile à construire et pourtant très fiable et précis. Le circuit utilise un IC unique LM 324 pour la détection nécessaire et commute instantanément les relais concernés afin que les charges connectées soient isolées des entrées dangereuses.

Le circuit fournit également des indications visuelles des niveaux de tension respectifs à tout instant.

Le circuit suivant utilise un transformateur pour alimenter le circuit

Schéma

Liste des pièces du circuit de protection proposé pour tension secteur haute et basse.

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 = 4K7,
P1, P2, P3, P4 = 10 K préréglages
C1 = 1 000 uF / 25 V,
OP1, OP2 = MCT 2E, coupleur opto
Z1, Z2, Z3, Z4 = 6 Volts, 400 mW,
D1, D2, D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N4148,
T1, T2 = BC547B,
LED = ROUGE, VERT au choix,
Transformateur = 0 - 12 V, 500 mA
Relais = SPDT, 12 volts, 400 ohms

Fonctionnement du circuit

Dans l'un de mes articles précédents, nous avons vu une conception très simple mais efficace d'un circuit de coupure de surtension et de basse tension du secteur, qui est capable de couper et de couper l'alimentation secteur pour atteindre les appareils connectés une fois la tension d'entrée franchie ou en dessous des seuils dangereux.

Cependant, en raison de la simplicité excessive de la conception, impliquant seulement quelques transistors, le circuit a ses propres limites, la principale limitation étant moins de précision et une hystérésis considérable, ce qui entraîne un écart de seuil élevé de plus de 60 volts entre les limites haute et basse.

La conception actuelle d'un circuit de coupure haute tension et basse tension est non seulement très précise, mais fournit également des indications visuelles concernant les tensions de coupure pertinentes. La précision est si élevée que pratiquement les seuils peuvent être séparés et détectés dans une plage de 5 volts.

L'incorporation d'amplificateurs opérationnels dans le circuit le dote de la fonction ci-dessus et, par conséquent, toute l'idée devient très fiable.

Comprenons le circuit en détail:

Comment les opamps fonctionnent comme des comparateurs

Les opamps, A1, A2, A3, A4 sont obtenus à partir d'un seul IC 324, qui est un IC opamp quad, le moyen se compose de quatre blocs opamp dans un seul boîtier.

“transistor npn comme interrupteur ”

Le CI est extrêmement fiable et facile à configurer et ne pose guère de problème avec son fonctionnement, bref il a des spécifications robustes et est trop flexible avec la plupart des configurations.

Les quatre amplificateurs opérationnels sont installés comme des comparateurs de tension. Les entrées inverseuses de tous les amplificateurs opérationnels sont fixées à une valeur de référence fixe de 6 volts, ce qui se fait à travers un réseau résistance / zener pour l'échec des amplificateurs opérationnels de manière discrète.

Les entrées non inverseuses de A1 à A4 sont connectées à l'alimentation du circuit par un réseau diviseur de tension formé respectivement par les préréglages P1, P2, P3 et P4.

Les préréglages peuvent être ajustés à volonté pour inverser les sorties des amplificateurs opérationnels respectifs lorsque le niveau d'entrée pertinent croise le niveau de référence défini sur les entrées inverseuses des amplificateurs opérationnels respectifs.

Les sorties de A1 à A4 sont intégrées aux indicateurs LED d'une manière assez spéciale. Ici, au lieu de suivre la méthode conventionnelle de connexion des cathodes LED à la terre, il est connecté à la sortie de la sortie de l'amplificateur opérationnel précédent.

Cette disposition spéciale garantit qu'une seule LED appropriée est allumée en réponse aux niveaux de tension croissants ou décroissants des amplificateurs opérationnels.

Comment fonctionnent les optocoupleurs

Deux coupleurs optiques sont introduits en série avec les LED supérieure et inférieure afin que les optiques conduisent également avec les LED concernées pendant les niveaux de tension élevés et bas, spécifiés comme seuils dangereux.

La conduction des optocoupleurs commute instantanément le transistor interne qui à son tour bascule le relais respectif.

Les pôles des deux relais et les pôles des relais sont connectés en série avant de fournir la sortie à travers eux à la charge.

La connexion en série des contacts garantit que si l'un des relais conduit, coupe l'alimentation secteur de la charge ou de l'appareil connecté.

Pourquoi les comparateurs opamps disposés en série

A des niveaux normaux, les amplificateurs A1, A2 ou même A3 peuvent être conducteurs parce que tous ceux-ci sont disposés dans un ordre incrémentiel et continuent de commuter en séquence en réponse à des tensions qui augmentent progressivement et vice versa.

Supposons qu'à certains niveaux normaux A1, A2 et A3 soient tous conducteurs (sorties hautes) et A4 non conducteurs, à ce stade, seule la LED connectée à R7 s'allumerait, car sa cathode reçoit le négatif requis de la sortie de A4, alors que le les cathodes des LED inférieures sont toutes élevées en raison des potentiels élevés des amplificateurs opérationnels ci-dessus.

La LED connectée à R8 reste également éteinte car la sortie de A4 est faible.

Les résultats ci-dessus influencent de manière appropriée les coupleurs optiques respectifs et les relais de telle sorte que les relais conduisent uniquement en cas de bas ou niveaux de tension élevés dangereux détecté par A1 et A4 respectivement.

Utilisation du Triac au lieu des relais pour la coupure

Après quelques analyses, j'ai réalisé que le circuit de protection de coupure de tension secteur haute et basse ci-dessus pouvait être simplifié en une version beaucoup plus simple en utilisant un seul triac. Veuillez vous référer au schéma ci-dessous, il est explicite et très simple à comprendre.

Cependant si vous avez du mal à le comprendre, envoyez-moi un commentaire.

Utilisation du Triac au lieu des relais pour la coupure

Modification de la conception en une version sans transformateur

La version du circuit de coupure secteur haute basse tension sans transformateur de la conception expliquée ci-dessus peut être visualisée dans le schéma suivant:

Avertissement: Le circuit illustré ci-dessous n'est pas isolé du secteur CA. Manipulez avec une extrême prudence pour éviter un accident mortel.

Si un seul relais est destiné à être utilisé à la place d'un triac, la conception peut être modifiée comme illustré dans la figure suivante:

Veuillez utiliser un condensateur 22uF / 25V à travers la base et la masse du transistor, juste pour vous assurer que le relais ne bégaie pas pendant les périodes de changement ...

Utilisation du pilote de relais PNP

Comme indiqué dans le secteur AC haut donné, circuit de protection basse tension , nous pouvons voir que deux opamps de l'IC LM 324 sont utilisés pour la détection requise.

L'ampli op supérieur a son entrée non inverseuse montée sur un préréglage et se termine sur la tension continue d'alimentation, la broche n ° 2 est ici pourvue d'un niveau de référence, de sorte que dès que le potentiel de la broche n ° 3 dépasse le seuil défini (par P1), la sortie de l'ampli-op devient élevée.

De la même manière, l'amplificateur opérationnel inférieur est également configuré pour une détection de seuil de tension, mais ici les broches sont simplement inversées, ce qui fait que la sortie de l'amplificateur optique devient élevée avec la détection d'entrée basse tension.

Par conséquent, l'amplificateur opérationnel supérieur répond au seuil de tension élevée et l'amplificateur opérationnel inférieur au seuil de tension basse. Pour les deux détections, la sortie de l'amplificateur opérationnel respectif devient élevée.

Les diodes D5 et D7 s'assurent que leur jonction produit une sortie commune à partir des broches de sortie de l'amplificateur optique. Ainsi, chaque fois que l'un quelconque de la sortie de l'ampli-op est élevé, il est produit à la jonction des cathodes D5, D7.

“composants du système d'exploitation et leurs fonctions ”

La base du transistor T1 est connectée à la jonction de diode ci-dessus, et tant que la sortie des amplificateurs opérationnels reste faible, T1 est autorisé à conduire en obtenant la tension de polarisation via R3.

Cependant, au moment où l'une des sorties de l'amplificateur optique devient élevée (ce qui peut se produire dans des conditions de tension anormales), la jonction de diode devient également élevée, empêchant T1 de conduire.

Le relais R1 s'éteint instantanément et la charge connectée. Ainsi, la charge connectée reste allumée tant que les sorties de l'amplificateur opérationnel sont faibles, ce qui à son tour ne peut se produire que lorsque le secteur d'entrée est dans le niveau de la fenêtre de sécurité, tel que réglé par P1 et P2. P1 est réglé pour détecter les niveaux de tension élevés tandis que P2 pour le niveau de tension dangereux inférieur.

Circuit de coupure secteur haute basse tension, utilisant IC 741

Détails des broches de l'IC LM 324

Liste des pièces pour le circuit de protection secteur haute et basse tension ci-dessus

R1, R2, R3 = 2K2,
P1 et P2 = préréglage 10K,
C1 = 220 uF / 25 V
Toutes les diodes sont = 1N4007,
T1 = BC557,
Relais = 12 V, 400Ohms, SPDT,
opamps = 2 opamps de IC LM 324
Zeners = 4,7 volts, 400 mW,
Transformateur = 12V, 500mA

Disposition PCB

Jusqu'à présent, nous avons appris une version IC du circuit, voyons maintenant comment un circuit de protection secteur 220V ou 120V fonctionnant contre les surtensions et les sous-tensions peut être construit en utilisant seulement quelques transistors.

Un circuit très simple présenté lorsqu'il est installé dans la maison électrique peut aider à limiter le problème dans une large mesure.

Ici, nous allons apprendre deux conceptions de circuits de surtension et de sous-tension, le premier basé sur des transistors et l'autre utilisant un amplificateur opérationnel.

Circuit de coupure de surtension / sous-tension utilisant des transistors

Vous serez surpris de savoir qu'un joli petit circuit pour lesdites protections peut être construit en utilisant seulement quelques transistors et quelques autres composants passifs.

En regardant la figure, nous pouvons voir une disposition très simple où T1 et T2 sont fixés comme une configuration d'onduleur, ce qui signifie que T2 répond à l'opposé de T1. Veuillez vous référer au schéma de circuit.

En termes simples, lorsque T1 conduit, T2 s'éteint et vice versa. La tension de détection qui est dérivée de la tension d'alimentation CC elle-même est fournie à la base de T1 via le préréglage P1.

Le préréglage est utilisé pour que les seuils de déclenchement puissent être déterminés avec précision et que le circuit comprenne quand exécuter les actions de commande.

Comment définir le préréglage pour la coupure automatique

P1 est réglé pour détecter les limites de haute tension. Initialement, lorsque la tension est dans la fenêtre de sécurité, T1 reste éteint et cela permet à la tension de polarisation requise de passer par P2 et d'atteindre T2, en la maintenant allumée.

Par conséquent, le relais est également maintenu activé et la charge connectée reçoit la tension alternative requise.

Cependant, dans le cas où la tension du secteur dépasse la limite de sécurité, la tension de l'échantillon de détection à la base de T1 augmente également au-dessus du seuil réglé, T1 conduit immédiatement et met à la terre la base de T2. Il en résulte une coupure de T2 ainsi que du relais et de la charge correspondante.

“bcd à 7 segments affichage ”

Le système empêche ainsi la tension dangereuse d'atteindre la charge et la protège comme prévu de celle-ci.

Supposons maintenant que la tension secteur passe trop bas, T1 est déjà éteint et dans cette situation T2 cesse également de conduire en raison des réglages de P2, qui est réglé de sorte que T2 cesse de conduire lorsque l'entrée secteur passe en dessous d'un certain niveau dangereux.

Ainsi, le relais est à nouveau déclenché sur OFF, coupant l'alimentation de la charge et demandant les mesures de sécurité requises.

Bien que le circuit soit raisonnablement précis, le seuil de la fenêtre est trop large, ce qui signifie que le circuit se déclenche uniquement pour les niveaux de tension supérieurs à 260 V et inférieurs à 200 V, ou supérieurs à 130 V et inférieurs à 100 V pour les entrées d'alimentation normales de 120 V.

Par conséquent, le circuit peut ne pas être très utile pour les personnes qui pourraient rechercher des points de déclenchement et des commandes absolument précis qui peuvent être optimisés selon leurs préférences personnelles.

Pour rendre cela possible, un couple d'amplificateurs opérationnels peut être nécessaire pour être inclus au lieu de transistors.