Схема квазисенсортного выключателя с защитой нагрузки от перенапряжения

Приведена схема квазисенсорного электронного выключателя, способного управлять нагрузкой мощностью до 500W с защитой от перенапряжения. Схема будет следить за уровнем сетевого напряжения и в случае его превышения отключать нагрузку.

Принципиальная схема

Ключевой каскад данного выключателя выполнен на двух ключевых мощных полевых транзисторах IRF840. Сопротивление открытого канала такого транзистора составляет всего 0,85 Ом, что рабочие характеристики такого ключа делает сопоставимыми с работой обычных контактов.

При токе до 2 А мощность рассеяния минимальна, поэтому, радиатора для данных транзисторов не требуется.

Принципиальная схема квазисенсортного выключателя с защитой нагрузки от перенапряжения

Рис. 1. Принципиальная схема квазисенсортного выключателя с защитой нагрузки от перенапряжения.

Узел управления выполнен на двух RS-триггерах на элементах микросхемы К561ЛЕ5. Триггер на D1.1-D1.2 служит для контроля за величиной сетевого напряжения, а триггер на D1.3-D1.4 - для выполнения функции квази-сенсорного выключателя. Кнопка S1 служит для включения, а S2 для выключения.

В состоянии выключения диод VD5 закрыт и триггер D1.3-D1.4 не оказывает влияния на работу триггера D1.1-D1.2, поэтому, когда величина сетевого напряжения в норме нагрузка включена.

В состоянии выключения на выходе D1.4 единица, диод VD5 открыт и через него единица поступает на вывод 12 D1.1. Триггер D1.1-D1.2 принудительно удерживается в нулевом положении и нагрузка остается выключенной.

Конденсатор С3, включенный параллельно S2 обеспечивает автоматическую установку схемы в выключенное положение после подачи питания. Это нужно для того чтобы исключить возможность самопроизвольного включения нагрузки после перебоя электропитания.

Рассмотрим работу схемы контроля напряжения (триггер D1.3-D1.4 в состоянии «включено»). Подстроечный резистор R2 должен быть настроен так, что, когда напряжение в сети не превышает номинального значения стабилитроны VD1 и VD2 закрыты.

Напряжение на R7 мало и транзистор VТ1 закрыт. Конденсатор С1 заряжен через резистор R4 до величины напряжения логической единицы, поэтому на вывод 9 D1.2 поступает единица.

Напряжение на R7 мало, и через резистор R5 на вывод 12 D1.1 поступает напряжение логического нуля. Триггер находится в состоянии логической единицы на выходе D1.1. Ключ VТ2-VТЗ открыт и нагрузка включена.

С увеличением сетевого напряжения стабилитроны VD1 и VD2 начинают открываться. Сначала открывается транзистор VТ1 и быстро разряжает С1.

С дальнейшим повышением напряжения на выводе 12 D1.1 появляются импульсы с амплитудой логической единицы, которые переключают триггер в состояние логического нуля на выходе D1.1.

Ключ VТ2-VТЗ закрывается и нагрузка выключается. Когда напряжение понижается до нормы стабилитроны VD1 и VD2 закрываются и напряжение на R7 падает.

На вывод 12 D1.1 перестают поступать импульсы и здесь устанавливается напряжение логического нуля. Транзистор VТ1 закрывается и конденсатор С1 начинает заряжаться через R4.

Через некоторое время напряжение на нем возрастает так, что воспринимается входом D1.2 как уровень логической единицы. Триггер D1.1-D1.2 переключается в исходное состояние (единица на выходе D1.1) и ключ VT2-VТЗ включает нагрузку.

Благодаря цепи C1-R4 и транзистору VТ1 выключение нагрузки происходит сразу же при повышении сетевого напряжения выше заданного порога, а включение нагрузки происходит не сразу после понижения напряжения в сети до нормы, а спустя некоторое время (около одной-двух секунд), которое нужно на заряд С1 через R4.

Это защищает нагрузку от пульсаций или выбросов сетевого напряжения, которые могут иметь место в аварийной ситуации, повлекшей возрастание напряжения в сети.

Детали и конструкция

Устройство собрано на печатной макетной плате, которые сейчас продаются практически везде, и даже доступнее чем необработанный фольгированный стеклотекстолит. Плата имеет размеры 57x72 мм и представляет собой решето с 567-ю металлизированными отверстиями.

Два стабилитрона КС551А можно заменить одним стабилитроном на напряжение около 100V или тремя КС533, включенным после довательно. Можно и другое количество стабилитронов, важно только чтобы на 100V в сумме.

Налаживание

Для налаживания необходим ЛАТР или другой трансформатор, позволяющий регулировать сетевое напряжение. Нагрузкой может при настройке служить осветительная лампа на 220V. Сначала движок R7 установите в крайне верхнее положение, а R2 - в крайне нижнее.

Отключите диод VD5. Подайте на схему напряжение, при котором должно происходить отключение нагрузки, например, 250V. После того как включится лампа, медленно поворачивая R2 добейтесь её выключения. Затем установите напряжение, при котором нагрузка должна включаться, например, 230V.

И очень медленным вращением R7 добейтесь включения лампы. Проверьте несколько раз работу схемы и если будет необходимость подстройте эти резисторы еще.

Восстановите VD5. Проверьте работу квази-сенсорного выключателя. При нажатии S1 нагрузка должна включаться, а при нажатии S2 - выключаться.

Барашов Н. И. РК-08-08.

0 28 Электронные переключатели
выключатель нагрузки сенсорное управление перенапряжение защита от перенапряжения электронный выключатель
Написать комментарий:

cashback