Электронный выключатель схема: ЭЛЕКТРОННЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Рассмотрено 6 принципиальных схем самодельных электронных выключателей и реле времени, выполненных на основе микросхем К561ТМ2 и CD4060, описана их работа и возможности по применению. В настоящее время в радиоэлектронной аппаратуре, в основном, электронные выключатели, либо и электронный и механический.

Электронный выключатель управляется обычно одной кнопкой, – одно нажатие, и аппарат включен, при следующем нажатии -выключен. Реже бывают с двумя кнопками, – одна для включения, вторая для выключения.

Электронный выключатель в радиоэлектронной аппаратуре в подавляющем большинстве случаев входит в состав контроллера управления, управляющего и другими функциями аппарата.

Но, если нужно оборудовать электронным выключателем какое-то устройство, самодельное или у которого не предусмотрен электронный выключатель, это можно по одной из приводимых здесь схем, на основе микросхемы КМОП-логики и мощного полевого ключевого транзистора.

Выключатель управляемый одной кнопкой

Первая схема простого выключателя, управляемого одной кнопкой приведена на рисунке 1. Мощный полевой транзистор VТ1 выполняет функции электронного ключа, а управляет им D-триггер микросхемы К561ТМ2.

Данная схема, как и все последующие, потребляет минимальный ток, измеряемый единицами микроампер, и поэтому, практически не оказывает влияния на расход источника питания.

Рис. 1. Схема простого электронного выключателя, управляемого одной кнопкой.

Для того чтобы в момент подключения источника питания нагрузка не включилась сама здесь имеется цепь C1-R2, которая при подаче питания триггер устанавливает в единичное состояние.

То есть, на его прямом выходе – единица. При этом, напряжение между истоком и затвором транзистора VТ1 будет слишком мало для его открывания, и транзистор остается закрытым, – питание на нагрузку не поступает.

При этом, на инверсном выходе триггера будет напряжение логического нуля. Оно через резистор R3, с небольшой задержкой, поступает на вход «D» триггера.

Теперь, при нажатии кнопки S1 на вход «С» триггера поступает от кнопки импульс и триггер устанавливается в то состояние, которое имеет место на его входе «D», то есть, в данный момент, в логический нуль.

Логический нуль на затворе VТ1 приводит к тому, что напряжение между истоком и затвором VТ1 возрастает до величины, достаточной для открывания полевого транзистора VТ1. На нагрузку поступает питание.

Теперь на инверсном выходе триггера -единица. Эта единица, с небольшой задержкой, через резистор R3 поступает на вход «D» триггера.

Теперь, при следующем нажатии кнопки S1 на вход «С» триггера поступает от кнопки импульс и триггер устанавливается в то состояние, которое имеет место на его входе «D», то есть, в данный момент, в единицу. Единица на затворе VТ1 приводит к тому, что напряжение между истоком и затвором VТ1 падает до величины, недостаточной для открывания полевого транзистора VТ1. Нагрузка выключается.

Электронный переключатель двух нагрузок

Но не всегда требуется именно выключатель, бывает что нужен переключатель. На рисунке 2 показана схема электронного переключателя двух нагрузок. Главное отличие от схемы на рис.1 в том, что здесь два мощных полевых транзистора.

Для того чтобы в момент подключения источника питания схема устанавливалась в одно известное положение, то есть, в данном случае, нагрузка 1 выключена, нагрузка 2 включена, здесь имеется цепь C1-R2, которая при подаче питания триггер устанавливает в единичное состояние. То есть, на его прямом выходе – единица, на инверсном – ноль.

При этом, напряжение между истоком и затвором транзистора VТ1 будет слишком мало для его открывания, и транзистор остается закрытым, питание на нагрузку 1 не поступает. А напряжение между истоком и затвором транзистора VТ2 будет достаточным для его открывания, и транзистор откроется, поступит питание на нагрузку 2.

Рис. 2. Схема простого самодельного электронного переключателя двух нагрузок.

При этом, нуль с инверсного выхода триггера через резистор R3, с небольшой задержкой, поступает на вход «D» триггера. Теперь, при нажатии кнопки S1 на вход «С» триггера поступает от кнопки импульс и триггер устанавливается в то состояние, которое имеет место на его входе «D», то есть, в данный момент, в логический нуль.

Логический нуль на затворе VТ1 приводит к тому, что напряжение между истоком и затвором VТ 1 возрастает до величины, достаточной для открывания полевого транзистора VТ1. На нагрузку 1 поступает питание.

Но транзистор VТ2 при этом закрывается, и нагрузка 2 выключается. Таким образом, при каждом нажатии кнопки S1 происходит переключение нагрузок.

Несколько слов, о назначении цепи C2-R3 в схемах на рис.1 и рис.2. Дело в том, что кнопка -это механические контакты, которые соединяются механически, и здесь практически не возможно обойтись без дребезга контактов. И чем больше износ кнопк

РадиоКот :: Электронная сетевая кнопка

Электронная сетевая кнопка

    Казалось бы, нет ничего проще, чем сетевая кнопка! Но иногда хочется чего-то такого… чего-то другого… чего-то такого, как не у всех. И если во всем остальном мы горазды, то сетевая кнопка всех ровняет. Шутки шутками, но иногда сетевая кнопка действительно доставляет массу хлопот. Например, когда ее надо разместить на передней панели устройства, и сетевые провода тащатся через весь корпус, наполняя его фоном 50 Герц. Или брутальный щелкающий тумблер не вписывается в концепцию дизайна устройства. Может возникнуть ситуация когда сетевой кнопке будет недоставать интеллектуальности. Например, при сопряжении какого-либо устройства или старого советского измерительного прибора с компьютером. В этом случае нас может выручить электронная сетевая кнопка.

    В основе «электронной кнопки» (рис. 1), как это ни странно, лежит кнопка – S1. Обычный «микрик», без переключения (тройника), без фиксации, который можно комфортно разместить на передней панели устройства, снабдив элегантной клавишей. Можно встретить подобные кнопочные переключатели, совмещенные конструктивно с индикаторным светодиодом (рис. 2) и разных видов исполнения. Для «печатного» монтажа (рис. 2.а), и более солидные, антивандальные (рис. 2.б). У последних, кроме всего прочего, неплохой дизайн. В общем, выбрать есть из чего.

    Ну а самым главным элементом «электронной кнопки» является легендарный таймер NE555. В нашей конструкции он выполняет функции триггера, компаратора уровня, силового ключа, для управления исполнительным реле. Управляет светодиодом двухрежимной индикации состояния «кнопки» (включено/ярко, выключено/тускло), а также выполняет ряд специфических для простой сетевой кнопки функций.

    Теперь давайте по порядку. Компаратор уровня, точней два компаратора, интегрированы в сам таймер со всеми цепями обвязки необходимыми для задания порогов срабатывания. Типовые значения уровней срабатывания компараторов составляют – 1/3Uпит для компаратора нижнего порога переключения и 2/3Uпит для компаратора верхнего порога переключения. Каждый из компараторов управляет RS триггером, который тоже интегрирован в сам таймер. Компаратор, срабатывающий по нижнему уровню напряжения, переключает встроенный триггер в состояние Set (установлено), а компаратор срабатывающий по верхнему уровню, устанавливает триггер в состояние Reset (сброшено). Выходной сигнал таймера полностью соответствует состоянию внутреннегоRS триггера. Так, при состоянии Set на выходе таймера высокий уровень, при состоянии Reset низкий. Исполнительным реле управляет выходной драйверный каскад таймера. Выходной ток этого каскада может достигать 200 mA, чего вполне достаточно для включения небольшого реле. Высокий уровень напряжения на выходе драйвера, равен напряжению питания схемы, за минусом 1,7 Вольт (типовое значение). Низкий, порядка 0,3 Вольт. Стоит помнить, что напряжение низкого уровня зависит от втекающего тока.

    Яркостью светодиода управляет тоже таймер. Для этого используется интегрированный в микросхему транзистор, предназначенный, в оригинальном включении, для разряда времязадающего конденсатора (Discharging). В нашем случае он используется как еще один выход таймера с открытым коллектором. В состоянииSet транзистор закрыт, а в состоянии Reset, сигналом логической единицы с инверсного выхода RS триггера, транзистор открыт.

    В нашей схеме этот выход таймера, может выполнять и другую функцию – он может «сообщать» сторонним устройствам о том, что кнопка находится в состоянии «включено». Еще в нашей схеме может быть использован вход таймера Reset. Предназначен этот вход не только для сброса встроенного в таймер RS триггера. При удержании этого входа в нулевом состоянии, таймер вообще прекращает реагировать на внешние сигналы. Это свойство таймера, можно использовать, если необходимо запретить выключать «кнопку», подав на этот вход внешний сигнал логического ноля.

    Теперь давайте разберемся, как это все работает. Начнем, пожалуй, с самого начала – с момента подачи напряжения питания на схему «кнопки». В этот момент, по логике, «кнопка» должна установится в состояние «выключено», и чтоб это происходило надежно, в схеме предусмотрен конденсатор С1. Давайте посмотрим, как это происходит.  В момент подачи напряжения на схему, напряжение, на средних точка внутреннего делителя напряжения таймера, состоящего из резисторов Ra, Rb и Rc, практически сразу достигает своих типовых значений – 1/3Uпит и 2/3Uпит. Как мы узнали выше, условием переключения RS триггера таймера в состояние Set (оно и соответствует в нашей схеме состоянию «кнопка выключена»), является величина напряжения, на входеTrigger таймера, меньше  1/3Uпит. Напряжение на этот вход подается с делителя R1 и R2 и составляет 1/2Uпит, что не выполняет условий переключения внутреннего RS триггера в состояние Set. Как же быть? Неувязочка… – Да, неувязочка. Как раз для этой цели и служит конденсатор С1, он задерживает рост напряжения на входе Trigger. Фронт становится более пологим и когда опорное напряжение компаратора уже давно 1/3Uпит, напряжение на входе Trigger еще где-то тянется к своим заветным 1/2Uпит, и еще гораздо меньше чем 1/3Uпит. Тем самым, создаются условия для начальной установки таймера в состояние Set, а «кнопки» в состояние «выключено». Этот момент времени обозначен как Self OFF (смотрим Рис. 3).

    Теперь о резисторах R1 и R2. Эти два резистора образуют делитель напряжения, которое поступает на входы таймера. Напряжение это составляет 1/2Uпит. Почему именно столько? Схематически этот уровень показан (смотрим Рис. 3) как уровень Middle (средний). Уровни Set level  и Reset level  соответствуют уровням переключения компараторов таймера. То есть в состоянии ожидания нажатия на кнопку, уровень сигнала на входах таймера занимает промежуточное значение, равноудаленное от верхнего и нижнего уровней срабатывания/переключения таймера. Помимо того, что, это необходимо для правильной работы устройства, это еще и выгодно тем, что величина импульсной помехи, наводимой в проводе которым подключена кнопка S1 может достигать +/- 2 Вольта. То есть, провода могут быть достаточно длинными и даже не экранированными (хотя экраном пренебрегать не стоит).

    Резистор R5 и конденсатор С3 выполняют функцию обратной связи и являются элементами формирования импульсов. Обратная связь обладает постоянной времени равной 1 секунде, которая чудесным образом совпадает с «тау» RC цепи. Это означает, что кнопку нельзя переключать чаще одного раза в секунду. Можно сделать и больше. Как? Пересчитать постоянную времени или просто подобрать конденсатором С3. Резистор R5 для этих целей не подходит. Увеличивая конденсатор С3 это время можно увеличить, а уменьшая соответственно уменьшить. Эти интервалы времени обозначены как Relax ON и Relax OFF (смотрим рис. 3). Кроме того, после включения сетевой вилки в розетку, «кнопку» нельзя будет «включить» еще в течение 1 секунды. Это время на графике (рис. 3), обозначено как Lost time (потерянное время).

    Теперь, – че за импульсы и откуда они берутся? Импульсы, генерируются при нажатии на кнопку. Причем каждый раз разные. При нажатии на кнопку S1 когда «кнопка  выключена», генерируется импульс положительной полярности относительно уровня Middle, а при нажатии наS1 когда «кнопка включена», отрицательной (смотрим рис. 3). Происходит это благодаря обратной связи, состоящей из резистора R5 и конденсатора С3. Обратная связь, она на то и обратная, чтоб передать на вход устройства часть сигнала с выхода этого устройства. В состоянии «кнопка выключена» на выходе устройства высокий уровень сигнала, поскольку внутренний RS триггер находится в состоянии Set (мы об этом говорили раньше). Это означает, что напряжение на конденсаторе С3 составляет (в установившемся режиме) порядка 10 Вольт. Этот уровень отмечен как  Timer OUT Hi (рис. 3). При замыкании контактов кнопки S1, конденсатор С3 начинает разряжаться на резистор делителя R2, что приводит к появлению на нем импульса амплитудой 4 Вольта, который и поступает на вход таймера. Таймер незамедлительно отреагирует срабатыванием компаратора верхнего уровня и переключением RS триггера в состояние Reset. На выходе таймера устанавливается низкий уровень напряжения, и конденсатор С3 продолжит свой разряд, только уже не на резистор R2, а на выход таймера через резистор R5. Спустя некоторое время заряд конденсатора будет равен напряжению на выходе таймера, порядка 1 Вольта. Этот уровень отмечен на графике как  Timer OUT Lo (смотрим рис. 3). Теперь если опять замкнуть контакты кнопки S1, он будет заряжаться через резистор R1, что приведет к образованию на резисторе импульса напряжения, только в данном случае обратной полярности относительно уровня Middle (смотрим рис. 3). Появление этого импульса на входе таймера приведет к срабатыванию компаратора нижнего уровня и переключению внутреннего RS триггера в состояние Set. И наша кнопка перейдет в состояние «выключено».

    Конденсатор С2, существенно важной роли не играет. Но, говорят – надо… Надо – значит – надо. Он является блокировочным, и защищает от импульсных помех. Подключен он к входу таймера Control, который в нашей схеме никак не используется.

    Как и у любой сетевой кнопки, у нашей «электронной кнопки», тоже есть группа мощных контактов. Только это контакты исполнительного реле Р1. Как раньше упоминалось, исполнительным реле управляет встроенный в таймер драйвер. Когда на выходе высокое напряжение (10 Вольт) – реле выключено, а когда низкое – реле включено. Как это, как это… – А вот так это… Посмотрите, как включено реле – между плюсом питания схемы и выходом таймера. Это можно представить себе как инверсный выход логического элемента с подключенным светодиодом, когда на выходе ноль – светодиод горит, когда единица – нет. И тут так же, при высоком уровне напряжения на выходе таймера к обмотке реле прикладывается всего два вольта, и этого не достаточно, чтоб оно притянуло свой якорь. А при низком уровне на выходе таймера, на обмотке реле напряжение составит 11 Вольт и оно сработает. При выборе реле, для схемы «кнопки», следует учитывать ток, на который рассчитаны контакты реле. Сопротивление обмотки не должно быть менее 200 Ом, рабочее напряжение не более 12 Вольт.

    Индикация состояния «электронной кнопки» осуществляется светодиодом  HL1. Как один светодиод может отображать два состояния? А очень просто – яркостью свечения. Для этого используется вход таймера Discharging, и в нашем устройстве используется как дополнительный выход таймера с «открытым коллектором». Когда наша «кнопка» находится в выключенном состоянии, транзистор внутри таймера подключенный к этому выходу закрыт, и выход имеет высокое сопротивление. Ток, который «поджигает» светодиод протекает через два резистора, R3 и R4, и хватает этого тока только на свечение светодиода в полнакала. Когда «кнопка» находится в состоянии «включено» то транзистор открыт, вход имеет малое сопротивление и резистор R4 оказывается не у дел, а большая часть тока протекает через открытый транзистор. Суммарное сопротивление в цепи уменьшается, ток в цепи увеличивается, и светодиод светит ярко, сигнализируя о включенном состоянии «кнопки». Если иллюминации надо больше, то светодиодов можно установить два, и разных цветов. Как это сделать показано на рис. 5. При высоком уровне сигнала, на выходе таймера, будет гореть светодиод HL1, а при низком HL2. Включенное состояние наверно удобней индицировать зеленым светодиодом, а выключенное красным. Хотя можно и наоборот…

    Обмотка реле зашунтирована защитным диодом VD2, и защищает он не обмотку реле, а выход таймера от этой обмотки. Диод включен в обратном направлении по отношению к полюсам источника питания схемы, и большую часть времени попросту закрыт. Открывается он только в момент выключения реле. В этот момент, момент разрыва тока, на обмотке реле, которую в данный момент времени правильней рассматривать как катушку индуктивности, возникает импульс напряжения. Если предоставить этому импульсу свободу выбора, то он поспешит натворить дел! Например, пробьет один из транзисторов выходного драйвера таймера. Для того чтоб этого не случилось и устанавливается этот диод. В момент возникновения импульса диод открывается, и импульс напряжения превращается в импульс тока, который протекает по цепи: обмотка – диод – обмотка. Все целы и довольны, а мнение импульса никого не волнует, он знаете ли тут и так лишний…

Теперь о питании кнопки. По логике вещей оно должно быть индивидуальным и появляться сразу, как только устройство включено в сеть. Я применил для этих целей бестрансформаторный, или как их еще называют – конденсаторный блок питания. Для маломощных нагрузок с малым потреблением тока их можно с успехом применять. Эти блоки более простые, так как не имеют намоточных изделий, однако имеют пару серьезных недостатков. Нет гальванической развязки с первичной сетью – это первое, второе – обладают практически нулевой помехозащищенностью. Поэтому, при работе с аппаратурой, питающейся от таких блоков, нужно быть очень осторожным.

    Самым главным элементом, который лежит в основе идеи такого рода блоков питания это – омический балласт, на котором должно падать все лишнее напряжение источника питания подключенного к схеме. В нашем случае в роли балласта, выступает конденсатор С5. Как конденсатор!? – А вот так… Как известно из курса школьной физики, конденсаторы по мимо емкости обладают еще и сопротивлением. Только не, активным – как обычные резисторы, а реактивным. Активное сопротивление проявляет себя вне зависимости от того какой ток через него протекает – переменный или постоянный. А вот реактивное сопротивление, признает только переменный ток, как раз тот, который и живет в сетевой розетке. Зная величину тока, который потребляет «кнопка», и напряжение питания, на которое она рассчитана, можно рассчитать величину сопротивления, которое необходимо установить последовательно, в цепь питания, от сети переменного тока напряжением 220 Вольт. Ну и поскольку величина реактивного сопротивления напрямую связана с емкостью конденсатора и частотой переменного тока, нетрудно вычислить какой емкости конденсатор необходимо применить, чтоб погасить лишнее напряжение при заданном токе. Какой попало конденсатор тут не подойдет. Подойдут отечественные конденсаторы типа К73-17 или импортные Klass X2 или Klass X1 на рабочее напряжение не менее 400 Вольт.

    Так, с главным «кондером» разобрались, посмотрим, что еще у нас есть в блоке питания. Параллельно конденсатору установлен резистор R6. Это необходимо для разряда конденсатора при отключении устройства от сети. Если этого не делать, то штОпсель может сильно биться током. Последовательно с конденсатором и диодным мостиком установлен ограничивающий ток резистор R7. Стоп топ стоп… – мы же уже поставили конденсатор – этого мало? – Не-не… в самый раз… А этот резистор служит для ограничения тока в момент включения устройства в сеть. Если его не поставить мы рискуем потерять пару диодов в выпрямительном мостике, так как по самому «важному» закону нашей жизни, включение устройства в сеть будет происходить всегда именно в момент амплитудного максимума сетевого напряжения, равного 311 Вольт. Величина сопротивления этого резистора зависит от чувствительности диодов выпрямительного моста к предельно допустимым, для них,  импульсам тока. Зная этот параметр диода и амплитудное значение напряжения в розетке можно прикинуть величину необходимого сопротивления по закону Ома. Стабилитрону VD2 это угрожает в меньшей степени, так как в момент включения он зашунтирован разряженным конденсатором C4. Заодно, в сумме с эквивалентным сопротивлением нагрузки и емкостью «гасящего» конденсатора, этот резистор играет роль эдакого фильтра сетевых помех (правда очень хилого, примерно до одного килогерца).

    Диодный мост VD3-VD6, служит для выпрямления переменного напряжения, в постоянное, пульсирующее напряжение. Диоды можно заменить на 1N4007. Конденсатор С4 для сглаживания этих пульсаций, а стабилитрон VD2 для ограничения уровня напряжения на конденсаторе и выходе блока питания. Да, именно для ограничения, о полноценном параметрическом стабилизаторе с выбором режима работы стабилитрона, тут и речи быть не может. Но нам и не к чему стабилизатор, схема работает в большом интервале напряжений и плюс минус вольт ее не смутит.

    С применением «кнопки» я думаю затруднений не должно возникнуть. Ей можно оборудовать уже имеющееся устройство или применить в новоделе. Схема включения очень проста (смотрим рис. 4).

    Теперь об интеллекте… Как повыситьIQ сетевой кнопки не вмешиваясь в мозг оператора, я не знаю. Но когда кнопка «электронная» – сам Бог велел… эээ… ну, то есть я… Для начала давайте разберемся зачем это надо. Очень может так случится, что вам когда-нибудь понадобится подключить какое-либо устройство к компьютеру по интерфейсу LPT или COM или даже USB. Как компьютер определит, а не забыли ли вы нажать кнопку «сеть» на устройстве, перед тем как начать обмен данными? Или как раз во время обмена данными вы, зазевавшись, нажмете кнопку и выключите прибор, подключенный к компьютеру? Данные потеряны! Да и фиг с ними, главное время, а время, как говорится – деньги, а деньги все любят, и терять их не любят… даа… Для того чтоб избежать подобных казусов, «кнопку» надо научить сообщать компьютеру что она включена, а еще научить «кнопку» не обращать внимание на оператора, то есть на вас, некоторое время. Разрешить компьютеру, разрешать это делать «кнопке». Именно эти две возможности и реализованы в схеме, показанной на рис. 5. Ну и поскольку в нашей «кнопке» используется источник питания без гальванической развязки с первичной сетью, то при реализации этих возможностей без оптопар не обойтись.

    Пример реализации показан на рис. 6 для COM порта, и на рис. 7 дляLPT порта. И приведен исключительно в качестве примера использования «специфических функций» «кнопки», ну а как это будет реализовано в вашем случае… тем более что эти два «старичка», молодежь пугают только одним своим внешним видом… да и давно уже освоены FTDI и прочиеV-USB…

    Начнем с первой – «сообщать, что все включено». Для того чтоб реализовать эту функцию придется пожертвовать индикацией на светодиоде HL1 и воспользоваться схемой индикации показанной на рис. 5. А к выходу таймера DIS (вывод 7), о котором уже много было рассказано, подключить светодиод оптопары U2. Но можно обойтись и без жертв, тогда, индикация остается прежней (как на рис. 1), а светодиод оптопары U2 перекочевывает на место светодиода HL1 (смотрим рис. 5). Фотодиод оптопары U2, совместно с подтягивающим резистором R19, подключен к необходимой линии порта (в моем случае это была линия RI – индикатор вызова). Напряжение, к которому подтягивается линия в свободном состоянии должно сниматься с одной из линий порта выставленной программно в единицу (поскольку в моем случае был реализован стандартный протокол обмена RS232, это была линия DTR – готовность выходных данных). При «включенной  кнопке» линия RI будет прижата к нулевому потенциалу SG. При «выключенном» состоянии, линия порта подтянется к потенциалу логической единицы. Это все сказано дляCOM порта, а с LPT все гораздо проще и выставлять заранее там ничего не потребуется. Правда полной гальванической развязки устройства и компьютера не выйдет, но схема «кнопки» будет надежно развязана по питанию, с остальной схемой устройства в котором она будет применена.

    Теперь об – «не обращать внимания на оператора, то есть на вас». Где-то выше мы вспоминали про один из входов таймера под названием Reset. Это было не случайно. Как раз именно этот вход и задействован для  реализации этой функции «кнопки». Для этого, ко входу Reset (вывод 4), необходимо подключить фотодиод оптопары U1, через токоограничивающий резистор R3 (смотрим рис. 5). Этот резистор в данном случае будет еще являться и подтягивающим резистором для входа Reset таймера. Когда фотодиод оптопары не освещен, сопротивление фотодиода высокое и на входе Reset установится высокий логический уровень как раз через этот резистор. Теперь, после всех нововведений, для того чтоб запретить «кнопке» реагировать на необдуманные нажатия, на вход оптопары надо подать напряжение. Напряжение «логической единицы», не забыв при этом ограничить ток светодиода оптопары резистором R21. При этом вход Reset таймера прижмется к земле, и таймер перестанет реагировать на внешние сигналы. Кроме того при помощи этого входа кнопку можно принудительно включить сигналом с компьютера. Такой вот, своеобразный Master ON. Ну а выключать придется всегда вручную – пальцем…

Файлы:
Плата

Все вопросы в Форум.

Выключатели на транзисторах — Меандр — занимательная электроника

Основное назначение транзисторных выключателей, схемы которых предлагаются вниманию читателей, — включение и выключение нагрузки постоянного тока. Кроме этого, он может выполнять ещё дополнительные функции, например, индициро­вать своё состояние, автоматически отключать нагрузку при раз­рядке аккумуляторной батареи до предельно допустимого значения или по сигналу датчиков температуры, освещённости и др. На базе нескольких выключателей можно сделать пере­ключатель. Коммутация тока осуществляется транзистором, а управление осуществляется одной простой кнопкой с контактом на замыкание. Каждое нажатие на кнопку изменяет состояние выключателя на противоположное.

Описание аналогичного выключате­ля было приведено в [1], нотам для управления применены две кнопки. К достоинствам предлагаемых выключа­телей можно отнести бесконтактное подключение нагрузки, практически отсутствие потребляемого тока в вы­ключенном состоянии, доступные эле­менты и возможность применения ма­логабаритной кнопки, занимающей ма­ло места на панели прибора. Недостат­ки — собственный потребляемый ток (несколько миллиампер) во включён­ном состоянии, падение напряжения на транзисторе (доли вольта), необходи­мость принятия мер для защиты от импульсных помех надёжного контакта во входной цепи (может самопроиз­вольно выключаться при кратковремен­ном нарушении контакта).

Схема выключателя показана на рис. 1. Принцип его работы основан на том, что у открытого кремниевого тран­зистора напряжение на переходе база- эмиттер транзистора — 0,5…0,7 В, а на­пряжение насыщения коллектор-эмит­тер может быть 0,2…0,3 В. По сути, это устройство представляет собой триггер на транзисторах с разной структурой, управляемый одной кнопкой. После по­дачи питающего напряжения оба тран­зистора закрыты, а конденсатор С1 раз­ряжен. При нажатии на кнопку SB1 ток зарядки конденсатора С1 открывает транзистор VT1, и следом за ним откро­ется транзистор VT2. При отпускании кнопки транзисторы остаются во включённом состоянии, питающее напряже­ние (за вычетом падения напряжения на транзисторе ѴТ1) поступает на нагрузку и продолжится зарядка конденсатора С1. Он зарядится до напряжения, немно­гим большем, чем напряжение на базе этого транзистора, поскольку напряже­ние насыщения коллектор—эмиттер меньше напряжения база-эмиттер.

Рис. 1

Поэтому при следующем нажатии на кнопку напряжение база-эмиттер на транзисторе ѴТ1 будет недостаточным для поддержания его в открытом со­стоянии и он закроется. Следом закроется транзистор VT2, и нагрузка обесточится. Конденсатор С1 разрядит­ся через нагрузку и резисторы R3—R5, и выключатель вернётся в исходное со­стояние. Максимальный коллекторный ток транзистора ѴТ1 I_к зависит от коэф­фициента передачи тока h_21э и базового тока І_б: I_к = l_б h_2lэ. Для указанных на схеме номиналов и типов элементов этот ток — 100…150 мА. Чтобы выключатель рабо­тал нормально, ток, потребляемый на­грузкой, должен быть меньше этого зна­чения.

У этого выключателя есть две осо­бенности. Если на выходе выключателя будет короткое замыкание, после крат­ковременного нажатия на кнопку SB1 транзисторы на короткое время откро­ются и затем, после зарядки конденса­тора С1, закроются. При уменьшении выходного напряжения примерно до 1 В (зависит от сопротивлений резисторов R3 и R4) транзисторы также закроются, т. е. нагрузка будет обесточена.

Второе свойство выключателя можно использовать для построения разрядно­го устройства для отдельных Ni-Cd или Ni-Mh аккумуляторов до 1 В перед составлением их в батарею и дальней­шей общей зарядке. Схема устройства показана на рис. 2. Выключатель на транзисторах ѴТ1, ѴТ2 подключает к аккумулятору разрядный резистор R6, параллельно которому подключён пре­образователь напряжения [2], собран­ный на транзисторах ѴТЗ, ѴТ4, питающий светодиод HL1. Светодиод индицирует состояние процесса разрядки и являет­ся дополнительной нагрузкой аккумуля­тора. Резистором R8 можно изменять яркость свечения светодиода, вслед­ствие этого изменяется потребляемый им ток. Так можно производить коррек­тировку разрядного тока. По мере раз­рядки аккумулятора снижается напряже­ние на входе выключателя, а также на базе транзистора ѴТ2. Резисторы дели­теля в цепи базы этого транзистора по­добраны так, что при напряжении на вхо­де 1 В напряжение на базе уменьшится настолько, что транзистор ѴТ2 закроет­ся, а вслед за ним и транзистор ѴТ1 — разрядка прекратится. При указанных на схеме номиналах элементов интервал регулировки тока разрядки — 40…90 мА. Если резистор R6 исключить, разрядный ток можно менять в интервале от 10 до 50 мА. При использовании сверхъяркого светодиода это устройство можно при­менить для построения карманного фо­наря с защитой аккумулятора от глубо­кой разрядки.

Рис. 2

На рис. 3 показано ещё одно приме­нение выключателя — таймер. Он был использован мною в портативном прибо­ре — испытателе оксидных конденсато­ров. В схему дополнительно введён све­тодиод HL1, который индицирует состоя­ние устройства. После включения заго­рается светодиод и конденсатор С2 на­чинает заряжаться обратным током дио­да VD1. При определённом напряжении на нём откроется транзистор ѴТ3, кото­рый закоротит эмиттерный переход транзистора ѴТ2, что приведёт к выклю­чению устройства (светодиод погаснет). Конденсатор С2 быстро разрядится че­рез диод VD1, резисторы R3, R4 и выклю­чатель вернётся в исходное состояние. Время выдержки зависит от ёмкости кон­денсатора С2 и обратного тока диода. При указанных на схеме элементах оно составляет около 2 мин. Если взамен конденсатора С2 установить фоторезис­тор, терморезистор (или другие датчи­ки), а взамен диода — резистор, получим устройство, которое будет выключаться при изменении освещённости, темпера­туры и т. п.

Рис. 3

Если в нагрузке есть конденсаторы большой ёмкости, выключатель может не включиться (это зависит от их ёмкос­ти). Схема устройства, лишённого этого недостатка, показана на рис. 4. Добав­лен ещё один транзистор ѴТ1, который выполняет функцию ключа, а два других транзистора управляют этим ключом, чем исключается влияние нагрузки на работу выключателя. Но при этом поте­ряется свойство не включаться при наличии в цепи нагрузки короткого замыкания. Светодиод выполняет аналогичную функцию. При указан­ных на схеме номиналах деталей ток базы транзистора ѴТ1 — около 3 мА. Были опробованы несколько тран­зисторов КТ209К и КТ209В в качест­ве ключа. Они имели коэффициенты передачи тока базы от 140 до 170. При токе нагрузки 120 мА падение напряжения на транзисторах было 120…200 мВ. При токе 160 мА — 0,5…2,2 В. Использование в качест­ве ключа составного транзистора КТ973Б позволило значительно уве­личить допустимый ток нагрузки, но падение напряжения на нём было 750…850 мВ, и при токе 300 мА транзистор слабо грелся. В выключен­ном состоянии потребляемый ток на­столько мал, что измерить его с помо­щью мультиметра DT830B не удалось. При этом транзисторы предварительно не отбирались ни по каким параметрам.

Рис. 4

На рис. 5 представлена схема трёх­канального зависимого переключателя. В ней объединены три выключателя, но при необходимости их число может быть увеличено. Кратковременное нажатие на любую из кнопок вызовет включение соответствующего выключателя и под­ключение соответствующей нагрузки к источнику питания. Если нажать на какую-либо другую кнопку, включится соответствующий выключатель, а пре­дыдущий выключится. Нажатие на сле­дующую кнопку включит следующий вы­ключатель, а предыдущий опять отклю­чится. При повторном же нажатии на ту же кнопку последний работающий вы­ключатель выключится, и устройство возвратится в исходное состояние — все нагрузки будут обесточены. Режим переключения обеспечивает резистор R5. При включении какого-либо выклю­чателя напряжение на этом резисторе возрастает, что приводит к закрыванию включённого ранее выключателя. Сопро­тивление этого резистора зависит от тока, потребляемого самими выключа­телями, в данном случае его значение — около 3 мА. Элементы VD1, R3 и С2 обеспечивают прохождение разрядного тока конденсаторов СЗ, С5 и С7. Через резистор R3 конденсатор С2 разряжает в паузах между нажатиями на кнопку. Если эту цепь исключить, останутся только режимы включения и переключе­ния. Заменив резистор R5 проволочной перемычкой, получим три независимо работающих устройства.

Рис. 5

Переключатель предполагалось при­менить в коммутаторе телевизионных антенн с усилителями, но с появлением кабельного телевидения необходи­мость в нём отпала, и проект не был реализован на практике.

В выключателях могут быть примене­ны транзисторы самых разных типов, но они должны соответствовать опре­делённым требованиям. Во-первых, все они должны быть кремниевыми. Во-вторых, транзисторы, коммути­рующие ток нагрузки, должны иметь напряжение насыщения U_{к-э нас} не более 0,2…0,3 В, максимальный допустимый ток коллектора I_{к макс} должен быть в несколько раз боль­ше коммутируемого тока, а коэффи­циент передачи тока h_21э достаточ­ный, чтобы при заданном токе базы транзистор находился в режиме насыщения. Из имеющихся у меня в наличии транзисторов хорошо заре­комендовали себя транзисторы серий КТ209 и КТ502, несколько хуже — серий КТ3107 и КТ361.

Сопротивления резисторов можно изменять в значительных пределах. Если требуется большая экономичность и не нужна индикация состояния выключате­ля, светодиод не устанавливают, а резис­тор в цепи коллектора ѴТЗ (см. рис. 4) можно увеличить до 100 кОм и более, но надо учесть, что при этом уменьшится базовый ток транзистора ѴТ2 и макси­мальный ток в нагрузке. Транзистор ѴТЗ (см. рис. 3) должен иметь коэффициент передачи тока h_21э более 100. Сопротив­ление резистора R5 в зарядной цепи конденсатора С1 (см. рис. 1) и аналогич­ных ему в других схемах может быть в интервале 100.. 470 кОм. Конденсатор С1 (см. рис. 1) и аналогичные ему в дру­гих схемах должны быть с малым током утечки, желательно применить оксидно­полупроводниковые серии К53, но можно применять и оксидные, при этом сопротивление резистора R5 должно быть не более 100 кОм. При увеличении ёмкости этого конденсатора уменьшится быстродействие (время, по истечении которого устройство можно выключить после включения), а если уменьшить — снизится чёткость в работе. Конденсатор С2 (см. рис. 3) — только оксидно-полу­проводниковый. Кнопки — любые мало­габаритные с самовозвратом. Катушка L1 преобразователя (см. рис. 2) приме­нена от регулятора линейности строк чёрно-белого телевизора, хорошо рабо­тает преобразователь и с дросселем на Ш-образном магнитопроводе от КЛЛ. Можно также воспользоваться рекомен­дациями, приведёнными в [2]. Диод VD1 (см. рис. 5) может быть любым маломощ­ным, как кремниевым, так и германие­вым. Диод VD1 (см. рис. 3) должен быть обязательно германиевым.

Налаживания требуют устройства, схемы которых показаны на рис. 2 и рис. 5, остальные в налаживании не нуж­даются, если нет особых требований и все детали исправны. Для налаживания разрядного устройства (см. рис. 2) по­требуется источник питания с регули­руемым напряжением на выходе. Преж­де всего, взамен резистора R4 временно устанавливают переменный резистор сопротивлением 4,7 кОм (в максимум сопротивления). Подключают источник питания, предварительно установив на его выходе напряжение 1,25 В. Вклю­чают разрядное устройство нажатием на кнопку и устанавливают с помощью резистора R8 требуемый ток разрядки. После этого устанавливают на выходе источника питания напряжение 1 В, и с помощью добавочного переменного резистора добиваются выключения устройства. После этого надо несколько раз проверить напряжение выключения. Для этого необходимо увеличить напря­жение на выходе источника питания до 1,25 В, включить устройство, затем не­обходимо плавно уменьшать напряже­ние до 1 В, наблюдая момент выклю­чения. Затем измеряют введённую часть дополнительного переменного резис­тора и заменяют его постоянным с таким же сопротивлением.

Во всех других устройствах также можно реализовать аналогичную функ­цию выключения при снижении входного напряжения. Налаживание производится аналогично. При этом надо иметь в виду то обстоятельство, что вблизи точки вы­ключения транзисторы начинают закры­ваться плавно и ток в нагрузке тоже будет плавно уменьшаться. Если в качестве нагрузки будет радиоприёмник, то это проявится как уменьшение громкости. Возможно, рекомендации, описанные в [1], помогут решить эту проблему.

Налаживание переключателя (см. рис. 5) сводится к временной заме­не постоянных резисторов R3 и R5 на переменные с сопротивлением в 2…3 ра­за больше. Последовательно нажимая на кнопки, с помощью резистора R5 добиваются надёжной работы. После этого повторными нажатиями на одну и ту же кнопку с помощью резистора R3 добиваются надёжного выключения. Затем переменные резисторы заме­няют постоянными, как сказано выше. Для повышения помехоустойчивости параллельно резисторам R7, R13 и R19 надо установить керамические конден­саторы ёмкостью несколько нанофарад.

ЛИТЕРАТУРА

1. Поляков В. Электронный выключатель защищает аккумуляторную батарею. — Радио, 2002, № 8, с. 60.
2. Нечаев И. Электронная спичка. — Радио, 1992, N° 1, с. 19—21.

Автор: В. БУЛАТОВ, пгт Новый Свет, Донецкая обл., Украина
Источник: Радио №5/2016

Схема электронного выключателя

Схема

Колебания напряжения всегда были проблемой и являются причиной большинства сбоев в работе устройств переменного тока. Будь то обычный бытовой прибор, такой как тостер, или высокопроизводительный промышленный станок, такой как ЧПУ, все имеет номинальное напряжение, на котором оно будет работать без каких-либо проблем при максимальной эффективности. К сожалению, наши Внутренние / Промышленные Линии не в состоянии предоставить нам это номинальное напряжение по разным причинам, поэтому в этом проекте мы собираемся создать простой электронный выключатель , который может запускать реле для отключения нагрузки при обнаружении высокого / низкого напряжения ,

Этот проект разработан вокруг известного операционного усилителя LM358. Мы собираемся заставить операционный усилитель работать в дифференциальном режиме, чтобы сравнить текущее напряжение с заданным напряжением. Весь проект может быть построен на макетной плате (кроме линий электропередачи) и может быть запущен в кратчайшие сроки. Итак, давайте начнем …..

Компоненты, необходимые для автоматического выключателя:

1. LM358 (двухкомпонентный операционный усилитель)
2. 7805 (+ 5В регулятор)
3. 12V понижающий трансформатор
4. 5V реле
5. BC547 (2 номера)
6. 10K Переменная POT
7. 1К, 2К, 2.2K, 10K, 5.1K Резисторы
Конденсаторы, 100 мкФ, 10 мкФ, 0,1 мкФ
8. Диодный мост
9. Соединительные провода
10. Хлебная доска

Принципиальная схема :

Полная принципиальная схема электронного выключателя приведена на рисунке ниже. Читайте дальше для объяснения того же.

Описание схемы:

Как показано выше на схеме автоматического выключателя , это действительно просто и просто набор резисторов, конденсаторов и прочего.Но что на самом деле происходит за всем этим. Как выбираются значения компонентов и какова их роль здесь?

Я попытался ответить на этот вопрос, разбив их на каждый сегмент и объяснив их ниже.

Силовая часть:

Операционный усилитель является сердцем схемы электронного выключателя . Нам нужен регулируемый источник 5 В для питания этого операционного усилителя. Также нам нужно подать текущее напряжение (напряжение в любое конкретное время) на операционный усилитель.Операционный усилитель может работать только до 5 В, так как он питается от 5 В. Следовательно, нам нужно преобразовать входное напряжение переменного тока (220 В переменного тока) в 0-5 В постоянного тока.

Итак, вышеуказанная схема решает две задачи.

1. Обеспечить постоянное 5 В для включения схемы
2. отображает напряжение переменного тока на входе до 0-5 В для операционного усилителя

Для достижения этого мы использовали 12-вольтный понижающий трансформатор, который преобразует 220 В переменного тока в 12 В переменного тока, затем выпрямляем его с помощью диодного моста до 12 В постоянного тока (приблизительно), а затем регулируем напряжение до 5 В с помощью регулятора напряжения 7805.Любые изменения входного напряжения будут влиять на значение напряжения на выходной стороне диодного моста. Следовательно, это напряжение можно рассматривать как «текущее напряжение» сети переменного тока. Используя резистор 5.1K и 10K POT (формируя делитель потенциала), мы установили напряжение между 0-5В.

Op-Amp Раздел:

В этом разделе проводится сравнение. У нас есть два подразделения в разделе операционных усилителей. Один используется для сравнения «текущего напряжения» со значением «Высокое напряжение», а другой – для сравнения со значением «Низкое напряжение».Оба раздела показаны на рисунке ниже.

Показанная выше схема операционного усилителя является дифференциальным режимом операционного усилителя. Операционный усилитель действительно рабочая лошадка для большинства электронных схем, он имеет множество режимов работы и приложений, таких как суммирование, вычитание, усиление и т. Д. Мы использовали его в качестве компаратора напряжения здесь.

Так что же такое компаратор напряжения и зачем он нам нужен здесь?

Компаратор напряжения в нашем случае сравнивает напряжение между контактами 3 и 2, и если напряжение на контакте 3 больше, чем на контакте 2, тогда выход на контакте 1 становится высоким (3.6В) иначе выход будет 0В. Мы сравниваем «текущее напряжение» с предварительно установленным высоким и низким напряжением, чтобы получить триггер высокого / низкого напряжения.

В схеме, показанной выше, порог низкого напряжения устанавливается на выводе 2 с использованием резисторов 1K и 2K. Порог высокого напряжения устанавливается на контакты 5 с помощью резисторов 1 кОм и 2,2 кОм.

Использование этих резисторов образует делитель потенциала и обеспечивает отключение низкого напряжения 3,33 В и отключение высокого напряжения 3,43 В. Это означает, что только если «текущее напряжение» находится между 3.От 33 В до 3,43 В оба операционных усилителя пойдут высоко.

Примечание: я установил пороговые напряжения на 3,33 В и 3,43 В, так как у меня верхнее отключение было 230 В, а отключение любовника было 220 В. Вы можете установить их соответствующим образом, а затем откалибровать цепь, используя регулятор 10K для управления «текущим напряжением».

Релейная секция:

Это место, где мы подключаем нагрузку переменного тока. Реле используется для включения / выключения нагрузки переменного тока.

Как обсуждено в разделе операционных усилителей.Оба операционных усилителя получат высокое значение только в том случае, если напряжение находится между пределами высокого и низкого напряжения. Поэтому мы должны включать нагрузку переменного тока, только если оба выхода операционного усилителя высоки. Здесь « Low Voltage Trigger » и « High Voltage Trigger » являются выходом контакта 1 и 7 соответственно.

Только если оба уровня высоки, реле получит свое основание и сработает. Нагрузка переменного тока (здесь лампочка) идентифицируется через реле. Резистор 1K используется для ограничения тока.

Как только вы поймете, как работает схема, она не будет проблемой. Просто подключите цепи и используйте 10-килограммовую емкость, чтобы установить «текущее напряжение» между вашим «триггером высокого напряжения» и «триггером низкого напряжения». Теперь, если произойдут какие-либо изменения в главном напряжении переменного тока, ваш операционный усилитель опустится и ваше реле выключится, таким образом отключив подключенную к нему нагрузку.

Вы также можете использовать файл симуляции, приложенный здесь, чтобы проверить / изменить вашу схему на основе ваших пороговых значений высокого или низкого напряжения.

При моделировании используется потенциометр для изменения входного напряжения и зеленый светодиод в качестве нагрузки. Вы также можете отслеживать значения напряжения на каждой клемме, что поможет вам лучше понять схему.

Надеюсь, вам понравился этот проект выключателя и вы поняли, что стоит за ним. Полную работу над проектом можно увидеть на видео ниже.

Этот проект страдает от следующих недостатков, которые вы можете рассмотреть на всякий случай, если это значит для вас.

1. Измеренное здесь напряжение не является Vrms-напряжением. Значение также подвержено пикам и ряби
2. Ваша нагрузка может испытывать эффект переключения, если напряжение падает / повышается постепенно (в большинстве случаев оно не будет).
3. Не подключайте нагрузки, которые потребляют ток более 5А. Это, скорее всего, убьет ваше реле и его драйвер.

Вы также можете проверить этот аналогичный проект, чтобы узнать больше: Обнаружение высокого / низкого напряжения с помощью PIC Microcontroller

,Автоматические выключатели

– как это работает: нужны электронные выключатели Автоматические выключатели

– необходимость и определение

Электричество, поступающее в наш дом или любые другие места от распределительных сетей, образует большую цепь, линии которой соединяются с электростанцией, образуя один конец называется горячим проводом, а линии, соединяющие землю, образуют другой конец. Между этими двумя линиями протекает электрический заряд, и между ними развивается потенциал. Соединение нагрузок (приборов), обеспечивающих сопротивление этому потоку заряда, завершает полный цикл, и вся электрическая система внутри дома работает плавно, пока приборы имеют достаточное сопротивление и не вызывают перегрузки по току.Короткое замыкание или слишком большой заряд, протекающий по цепи, или внезапное подключение провода горячего конца к заземляющему проводу может привести к нагреву проводов и вызвать возгорание. Для предотвращения таких ситуаций используется защита цепи, которая просто отключает оставшуюся цепь в таких условиях.

Обычно существует два способа решения вышеуказанной проблемы:

Предохранитель . : Состоит из тонкого провода, заключенного в корпус. В случае чрезмерного тока провод плавкого предохранителя просто перегорает или разрушается, что приводит к обрыву цепи.Тем не менее, они не являются надежными, и провод предохранителя должен быть заменен вручную, когда он горит. Таким образом, они в основном не являются предпочтительными.

Коммутаторы : Еще один способ защиты цепи заключается в обеспечении прекращения подачи тока или прекращения подачи напряжения в линию в случае превышения тока. Это осуществляется с помощью автоматического срабатывания переключателя, который отключается при обнаружении перегрузки по току или любой неисправности, таким образом изолируя линию неисправности от всей цепи, и снова может быть включен для восстановления работы.Это более выгодно, так как позволяет быстро идентифицировать зону повреждения и быстрое восстановление. Это также электрически безопасно по сравнению с предохранителем.

Электронный предохранитель

Прежде чем мы углубимся в информацию об электронном выключателе, давайте взглянем на электронный предохранитель.

Номинальное напряжение реле должно быть равно приложенному напряжению, и следует использовать конденсатор 100 мкФ, а ток, проходящий через цепь, можно регулировать с помощью потенциометра 100К.Если используется предохранитель, значение R2 следует уменьшить. В то время как SW1 включен, это приводит L2 к цепи, следовательно, ток на резисторе R2 увеличивается, вызывая более высокое падение напряжения на R2.

самовосстанавливающийся электронный предохранитель – принципиальная схема:

Через предустановки 100K и R1 это напряжение запускает SCR U1, который управляет реле RL1. Это отключает подачу питания на нагрузку и одновременно отключает подачу питания на SCR.Перегрузка должна быть устранена, и sw2 должен быть выключен и снова включен для сброса. Любой SCR может быть использован для удовлетворения требований по напряжению и срабатыванию затвора.

Потребность в электронном выключателе

Традиционный миниатюрный автоматический выключатель состоит из биметаллической полосы для защиты от тока нагрузки и электромагнита для защиты от тока короткого замыкания. В случае перегрузки биметаллическая полоса изгибается, вызывая освобождение пружины при перемещении точки защелки и, в конечном итоге, размыкание контактов MCB.Электромагнитная катушка создает магнитодвижущую силу через нее, когда через нее протекает большой ток, что приводит к смещению точки защелки, и это снова открывает контакты MCB. Таким образом, в случае перегрузки и короткого замыкания MCB отключается.

Однако у этого обычного миниатюрного автоматического выключателя есть несколько недостатков:

• Они довольно дороги, и чем больше ток короткого замыкания, тем больше стоимость MCB.
• Биметаллическая полоса имеет тенденцию легко деформироваться из-за высокой температуры или повышения температуры из окружающей среды, что приводит к снижению текущей мощности выключателя.
• Из-за используемых механических компонентов они более подвержены износу.
• Время срабатывания медленнее.

Для преодоления всех этих проблем наиболее удобным решением является использование электронного автоматического выключателя или автоматического выключателя с автоматическим переключателем с электронным управлением.Он не включает электромагнитную катушку, тепловую полосу или механический компонент.

Определение электронного автоматического выключателя

Электронный автоматический выключатель состоит из автоматически управляемого выключателя, управляемого обратной связью от нагрузки. Он основан на том факте, что во время слишком сильного потребления тока нагрузками или чрезмерного протекания в линии переключатель автоматически на некоторое время замыкается, а затем переключатель автоматически включается по истечении определенного промежутка времени. ,Переключатель может быть силовым электронным переключателем, таким как SCR, или электромеханическим переключателем, таким как реле, которое управляется любым чувствительным к току элементом, таким как резистор. Это сверхбыстрое устройство прерывания цепи использует последовательный резистор для определения тока, и, хотя оно превышает установленное значение, соответствующее падение напряжения (через последовательное сопротивление) также увеличивается. Это напряжение измеряется, выпрямляется до постоянного тока, а затем сравнивается с предварительно установленным напряжением компаратором для генерации выхода, который управляет реле через полевой МОП-транзистор, чтобы мгновенно отключить нагрузку.Механизм отключения очень быстрый, так как он основан на принципах измерения тока, а не на тепловых механизмах отключения, таких как MCB. Микроконтроллер может быть использован для отображения на ЖК-дисплее состояния выключателя.

Таким образом, используя это устройство, можно добиться сверхбыстрого размыкания цепи, чтобы уберечь дорогостоящее оборудование от возможных повреждений. Используя эту уникальную концепцию, прототип может быть разработан как проектная работа для студентов-электротехников.

Электронный автоматический выключатель работает по принципу механизма измерения тока.Он обеспечивает защиту как от перегрузки, так и от короткого замыкания, так как в любом случае ток через линию контролируется, и переключатель срабатывает в случае протекания перегрузки по току.

Пример работы простого электронного выключателя

Чувствительный к току элемент или резистор можно использовать для определения величины тока, протекающего через нагрузку. Падение напряжения с резистора подается на неинвертирующий вход компаратора, а фиксированное напряжение подается на инвертирующий вывод компаратора.В случае нормальной работы (ток, протекающий при достаточном количестве нагрузок) падение напряжения на резисторе меньше фиксированного напряжения, а вход компаратора достаточно низок, чтобы вызвать отключение МОП-транзистора. Общий контакт реле подключен к нормально замкнутому контакту, и цепь замыкается нагрузкой, получающей питание от сети.

Однако когда подключена какая-либо дополнительная нагрузка, ток через чувствительный элемент тока увеличивается, что, в свою очередь, увеличивает падение напряжения на резисторе.В некоторый момент времени это падение напряжения больше, чем фиксированное напряжение, то есть вход на неинвертирующей клемме больше, чем на инвертирующей клемме компаратора. Это вызывает высокий логический выход на компараторе с напряжением, достаточным для включения полевого МОП-транзистора. Когда MOSFET проводит, катушка реле получает питание, и общий контакт теперь подключен к нормально разомкнутому контакту. Это создает помехи для протекания тока, так как теперь цепь обрывается и нагрузки переключаются из-за отсутствия электропитания.

Преимущества электронного автоматического выключателя

• Электронные автоматические выключатели могут быть спроектированы для отключения при небольших перегрузках и не реагируют на пусковые токи.
• У них более быстрое время отклика, поскольку характеристики отклика зависят только от времени, необходимого для обнуления тока, проходящего через проводящий полупроводниковый переход.
• Они не страдают от проблем износа традиционных систем, поскольку используемые компоненты являются электронными.
• Они дешевле, так как используемые компоненты легче, дешевле и удобнее в обслуживании.

Практические электронные автоматические выключатели

Электронный защитный выключатель от Phoneix

Работает от источника постоянного тока 24 В и поставляется с концепцией мониторинга и дистанционной сигнализации. Он состоит из сброса с дистанционным управлением. Он используется для защиты реле, программируемых контроллеров, двигателей, датчиков, приводов, клапанов и т. Д.

HFDE308032

Имеет 15-80 регулируемых токовых функций и состоит из настраиваемой длительной настройки, кратковременной и мгновенной настройки настройка с включенным сигналом состояния и сигнализацией.

Фото Кредит:

.

Что такое выключатель? Принцип работы и типы автоматических выключателей

Автоматический выключатель – это коммутационное устройство, которое прерывает ненормальный ток или ток повреждения. Это механическое устройство, которое нарушает поток тока большой величины (неисправности) и, кроме того, выполняет функцию выключателя. Автоматический выключатель в основном предназначен для замыкания или размыкания электрической цепи, что защищает электрическую систему от повреждений.

Принцип работы выключателя

Автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов. Эти контакты касаются друг друга и проводят ток в нормальных условиях, когда цепь замкнута. Когда автоматический выключатель замкнут, токонесущие контакты, называемые электродами, зацепляются друг с другом под давлением пружины.

При нормальных условиях эксплуатации плечи выключателя можно открывать или закрывать для переключения и технического обслуживания системы.Для размыкания выключателя требуется только давление на триггер.

Всякий раз, когда происходит сбой в любой части системы, катушка отключения выключателя получает питание, и подвижные контакты разъединяются каким-либо механизмом, таким образом, размыкая цепь.

Типы выключателей

Автоматические выключатели в основном классифицируются по номинальному напряжению. Автоматические выключатели ниже номинального напряжения 1000 В называются автоматическими выключателями низкого напряжения, а свыше 1000 В называются автоматическими выключателями высокого напряжения.

Наиболее общий способ классификации автоматического выключателя основан на гашении дуги. Такими типами автоматических выключателей являются: –

1. масляный выключатель
Минимальный автоматический выключатель
Воздушный выключатель
4. Гексафторид серы Автоматический выключатель
Вакуумный выключатель
6. Воздушный выключатель

Все высоковольтные автоматические выключатели можно классифицировать по двум основным категориям i.масляные автоматические выключатели и безмасляные автоматические выключатели.

,

Электронные автоматические выключатели | RS Components Электронные автоматические выключатели | RS компоненты

Электронные автоматические выключатели

Электронные автоматические выключатели – это автоматически управляемые электрические выключатели, которые предназначены для защиты электрической цепи от повреждения. Они отключают цепь всякий раз, когда ток поднимается выше безопасного уровня.

Как работают электронные автоматические выключатели

Электронные автоматические выключатели предотвращают перегрузку или короткое замыкание.Их основная функция заключается в обеспечении безопасной работы электрической системы путем прерывания потока тока при обнаружении неисправности. Они делают это путем комбинации активного электронного ограничения тока в случае короткого замыкания и деактивации перегрузки.

Почему важны электронные автоматические выключатели

В домах обычно есть главный электронный автоматический выключатель, который защищает всю систему, плюс небольшие автоматические выключатели, встроенные во многие бытовая техника, такая как стиральные машины, сушилки и системы кондиционирования воздуха.

Без автоматических выключателей (или альтернативных предохранителей ), бытовые электричество было бы непрактичным из-за возможного возникновения пожаров и других проблем, возникающих в результате простых проблем с электропроводкой и сбоев оборудования. По сравнению с предохранителями, которые работают только один раз, а затем требуют замены, автоматические выключатели можно использовать снова и снова.

Наш веб-сайт использует файлы cookie и аналогичные технологии, чтобы предоставить вам лучший сервис при поиске или размещении заказа, в аналитических целях и для персонализации нашей рекламы для вас.Вы можете изменить настройки файлов cookie, ознакомившись с нашей политикой использования файлов cookie. В противном случае мы будем считать, что вы согласны с использованием файлов cookie.

ОК, я понимаю

,