電子回路ブレーカー–回路図と動作

電子回路ブレーカー–回路図、動作、およびアプリケーション

私たちが家庭で使用しているACデバイスには、通常、電流と電圧を処理するための制限があります。これらのしきい値電圧と電流はデバイス定格と呼ばれ、デバイスが適切に動作する範囲でメーカーが測定したものです。最適な動作条件に必要な定格電圧と電流だけでなく、それを超えるとデバイスが損傷する可能性のある測定値でもあります。障害のあるデバイスは、同じネットワークに接続されている他のデバイスに害を及ぼすことがあります。

この問題は、電力網から得られる電圧の変動が原因で発生し、通常は避けられません。これらの電圧サージは、私たちの家の小さな電子機器から大型の高性能産業機械に至るまで、多くの電子機器に損傷を与える原因となっています。この記事では、電子回路ブレーカーの作成方法について説明しています。これは、突然の電圧サージからデバイスを保護し、ネットワークから負荷を切断する方法でその回路を使用します。

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電子回路ブレーカーの回路図

回路の概略図を以下に示します：

コンポーネント電子CBに必要

LM358オペアンプ
7805レギュレーター=+5V
リレー=5V
BC547 IC=2番号
降圧トランス=12V
可変ポテンショメータ=10kΩ
ダイオードブリッジ
抵抗=1kΩ、2kΩ、2.2kΩ、5.1kΩ、10kΩ
コンデンサ=0.1μF、10μF、100μF

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LM358

LM358ICはオペアンプICです。低電力デュアルチャネルオペアンプICです。 2つの内部周波数補償された独立した高ゲインオペアンプを備えています。単一の電源で動作し、広範囲の電圧で動作できるように作られています。このICには、DCゲインブロック、トランスデューサアンプ、従来のオペアンプ回路など、多くのアプリケーションがあります。このICには8ピンパッケージがあります。

ピン配置を次の図に示します。

ICの内部構造を上の図に示します。上記のICには、2つの独立したオペアンプがあります。端子1と7はオペアンプの出力端子です。端子3と5は非反転端子であり、端子2と6は反転端子です。通常は4と8にそれぞれアース端子とVCC端子があります。

このICは、経済的で簡単に入手できることに加えて、電子的な側面に近い、それ自体のいくつかの償還機能を備えています。以下にリストされている機能の一部。

その主なセールスポイントは、2つのオペアンプが内部で周波数補償されていることです
単一電源の範囲は3〜32Vです。
デュアル電源の範囲は-16〜-1.5Vまたは1.5V〜16Vです。
電圧ゲインは100dB、帯域幅は1MHzです。
ICへの供給電流ドレインは非常に少ないです。通常、500µAの範囲です。
入力には小さなオフセット電圧があり、通常は約2mVです。
ICから得られるコモンモード電圧にはグランド電位が含まれています。
ICに与えられる差動入力電圧と電源電圧は同等です。

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7805レギュレータIC

電圧源を含む回路には変動があり、固定電圧出力が提供されない場合があります。この目的で人気のあるICの1つは7805レギュレータICです。これは、このような変動を維持するために使用される固定リニア電圧レギュレータのメンバーです。 7805が使用される多くのアプリケーションがあり、主なものは次のとおりです。

固定出力レギュレーター
負の正のレギュレーター
調整可能な出力レギュレーター
電流レギュレータ
調整可能なDC電圧レギュレーター
規制された二重供給
出力極性反転保護回路
逆バイアス投影回路

LM7805電圧レギュレータIC
ピン番号	ピン名	目的
1	入力	調整されていない電圧を印加して、調整された出力を取得します
2	地面	アースに接続
3	出力	出力は安定化された電圧信号です

入力電圧が7.2Vの場合、ICは最大の効率を達成します。

IC 7805電圧レギュレータでは、熱の形で大量のエネルギーが消費されます。入力電圧と出力電圧の値の差は熱として発生します。そのため、入力電圧と出力電圧の差が大きいと、発熱量が多くなります。トランジスタの穴は、ヒートシンクをトランジスタに接続するためのものです。したがって、このICはヒートシンクのプロビジョニングも提供します。

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BC547トランジスタ

BC547はNPNバイポーラ接合トランジスタです。ほとんどの場合、スイッチング目的と増幅プロセスに使用されます。ベースでの少量の電流は、コレクターとエミッターでの大量の電流を制御するためにも使用されます。その基本的なアプリケーションは、スイッチングと増幅です。以下はBC547トランジスタのピン配列です：

トランジスタの動作は簡単です。入力電圧がその端子に印加されると、ある程度の電流がベースからエミッタに流れ始め、コレクタの電流を制御します。 NPN構造の場合、ベースとエミッタ間の電圧は、エミッタでは負、ベース端子では正です。

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リレー

リレーは、電気的、電磁的、または電子的に操作されるスイッチです。スイッチには、接点の作成、接点の切断、またはこれら2つの組み合わせなど、複数の接点形式で任意の数の接点を含めることができます。リレーは、独立した低電力信号によって回路を制御するため、または複数の回路を1つの信号で制御する必要がある場合に使用されます。従来の形式のリレーは、電磁石を使用して接点を開閉しますが、可動部品に依存せずに制御に半導体特性を使用するソリッドステートリレーなど、他の動作原理が発明されました。回路の構成に使用される5Vリレーのピン配置を以下に示します。

リレーをトリガーするために使用されますリレーをトリガーするために使用されます負荷の一方の端に接続されています

5Vリレー
ピン番号	ピン名	説明
1	コイルエンド1
2	コイルエンド2
3	Common（COM）
4	通常は閉じる（NC）	もう一方の端がこの端子に接続されている場合、負荷はトリガー前に接続されたままになります
5	通常開（NO）	もう一方の端がこの端子に接続されている場合、トリガーの前に負荷が切断されたままになります

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電子回路ブレーカーの動作

上記の回路図に従ってコンポーネントを正しく接続します。上記の回路図には3つの部分があります。 3つの部分を接続して、1つの大きな回路を形成します。 3つの部分は

パワーモジュール
オペアンプモジュール
リレーモジュール

回路の3つのモジュールについては、レポートの次のセクションで簡単に説明します。

パワーモジュール

この回路のオペアンプは、プロジェクトの回路ブレーカーのコントローラーです。このオペアンプには、5Vの安定化電源が必要です。この回路は、AC電圧が約220Vの主電源から実行します。最初にオペアンプに電力を供給するために、主電源から利用できる電圧を下げる必要があります。

このために、降圧トランスを使用します。この場合、12Vの降圧電圧を提供するトランスを使用しました。変圧器から得られるこの12VAV電圧は、ダイオードブリッジを使用して作られた整流回路を使用して整流されます。これにより、AC電圧がDC電圧に整流されます。

この整流の出力により、約12VのDC電圧が得られます。この12VDCは、LM7805電圧レギュレータICを使用して調整されます。可変抵抗と抵抗を備えた分圧器を使用することにより、0〜5Vの範囲でパワーモジュールの出力電圧をマッピングできます。ポテンショメータの電圧を変えることで、さまざまな電圧を得ることができます。 12Vから5Vへのコンバータ回路も使用できます。

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オペアンプモジュール

オペアンプモジュールは回路の主要部分であり、ここで電圧の比較が行われます。私たちが作っているサーキットブレーカは、高電圧サージと低電圧サージの両方から保護するものであるため、両方のケースを考慮する必要があります。どちらの場合も個別の回路があり、ラベルの付いた接続で主回路に接続します。

回路のオペアンプは差動モードで使用されます。そして、オペアンプのすべてのアプリケーションの中で、この回路のオペアンプを電圧コンパレータとして使用しました。このコンパレータは、その2つの端子の電圧を比較した後、出力としてハイまたはローのいずれかを提供します。抵抗ネットワークを使用して、下限と上限の両方のしきい値電圧を設定できます。

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リレーモジュール

オペアンプ回路に適切な電源を供給し、オペアンプが想定どおりに機能するようになったので、次に考えなければなりません。 高電圧または低電圧のサージが検出された後の回路の動作は、電子回路ブレーカーによって識別されます 。

電圧のサージは、上記で説明した回路のオペアンプモジュールから取得されます。 Op-Ampモジュールから取得したOp-Amps出力に基づいて、リレーがトリガーされます。オペアンプからの両方の出力がハイの場合にのみ、リレーがトリガーされ、AC負荷がメインに直接接続されます。電流制限に使用される追加の1kオーム抵抗があります。