电子断路器 - 原理图和工作原理
电子断路器 - 电路图、工作原理和应用
我们在家里使用的交流设备通常对处理电流和电压都有限制。这些阈值电压和电流称为设备额定值，是制造商在设备正常工作的范围内给出的测量值。不仅是最佳操作条件所需的额定电压和电流，它们也是器件可能损坏的测量值。故障设备有时会损害连接到同一网络的其他设备。
这个问题是由于我们从电网获得的电压波动而发生的，通常是不可避免的。这些电压浪涌会损坏许多电子设备，从我们家中的小型电子设备到大型高性能工业机器。这篇文章涉及如何制作电子断路器 这将使用它的电路来保护我们的设备免受突然的电压浪涌并断开负载与网络的连接。
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电子断路器电路图
电路原理图如下：
组件 电子CB所需
- LM358 运算放大器
- 7805 稳压器 =+5V
- 继电器 =5V
- BC547 IC =2 个
- 降压变压器 =12V
- 可变电位器 =10kΩ
- 二极管电桥
- 电阻器 =1kΩ、2kΩ、2.2kΩ、5.1kΩ 和 10kΩ
- 电容器 =0.1μF、10μF 和 100μF
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LM358
LM358 IC 是运算放大器 IC。它是一款低功耗双通道运算放大器 IC。它有两个内部频率补偿的独立高增益运算放大器。它的制作使其可以在单个电源的情况下工作，并且可以在很宽的电压范围内工作。该 IC 有许多应用，包括直流增益模块、传感器放大器和传统的运算放大器电路。本IC采用八脚封装。
引脚输出如下图所示。
IC内部结构如上图所示。如上所述的 IC 有两个独立的运算放大器。端子 1 和 7 是运算放大器的输出端子。端子 3 和 5 是非反相端子，而端子 2 和 6 是反相端子。在 4 和 8 处分别有正常存在的接地和 VCC 端子。
这款 IC 经济实惠且易于使用，它本身还有一些更偏向电子方面的可取之处。下面列出的一些功能。
- 它的主要卖点是两个运算放大器都经过内部频率补偿
- 单电源供电范围为3-32V。
- 双电源供电范围为 -16 至 -1.5V 或 1.5V 至 16V。
- 电压增益为 100dB，带宽为 1 MHz。
- IC 的供电电流消耗非常低。一般在 500µA 范围内。
- 输入端有一个小的失调电压，一般在 2mV 左右。
- 从 IC 获得的共模电压包含地电位。
- 差分输入电压和提供给 IC 的电源电压具有可比性。
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7805稳压IC
具有电压源的电路可能会出现波动，导致无法提供固定电压输出。用于此目的的流行 IC 之一是 7805 稳压器 IC，它是用于维持此类波动的固定线性稳压器的成员。 7805的应用有很多，主要有：
- 固定输出稳压器
- 正向调节负向
- 可调输出调节器
- 电流调节器
- 可调直流电压调节器
- 受监管的双重供应
- 输出极性反接保护电路
- 反向偏压投影电路
| LM 7805 稳压器 IC | ||
| 引脚号 | 引脚名称 | 目的 |
| 1 | 输入 | 施加非稳压电压以获得稳压输出 |
| 2 | 地面 | 接地 |
| 3 | 输出 | 输出为稳压信号 |
IC 在输入电压为 7.2V 时，将达到最大效率。
在 IC 7805 稳压器中，大量能量以热量的形式耗尽。输入电压值和输出电压值的差异以热量的形式出现。因此，如果输入电压和输出电压之间的差异很大，就会产生更多的热量。晶体管上的孔是用来连接散热片的。因此，该 IC 还提供了散热片。
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BC547晶体管
BC547 是 NPN 双极结型晶体管。它主要用于开关目的以及放大过程。基极的较小电流也用于控制集电极和发射极的较大电流。它的基本应用是开关和放大。下面是BC547三极管的管脚：
晶体管的工作很简单。当在其端子上施加输入电压时，一定量的电流开始从基极流向发射极并控制集电极的电流。 NPN结构的基极和发射极之间的电压在发射极为负，在基极端为正。
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中继
继电器是一种电气、电磁或电子操作的开关。开关可以具有多种触点形式的任意数量的触点，例如接通触点、断开触点或这两者的组合。继电器用于通过一个独立的低功率信号控制一个电路，或者多个电路必须由一个信号控制。传统形式的继电器使用电磁铁来关闭或打开触点，但已经发明了其他操作原理，例如固态继电器，它使用半导体特性进行控制，而不依赖任何运动部件。电路结构中使用的 5V 继电器的引出线如下所示。
| 5V 继电器 | ||
| 引脚号 | 引脚名称 | 说明 |
| 1 | 线圈端1 | 用于触发继电器 |
| 2 | 线圈端2 | 用于触发继电器 |
| 3 | 普通(COM) | 连接到负载的一端 |
| 4 | 常闭（NC） | 如果另一端接此端子，触发前负载保持连接状态 |
| 5 | 常开(NO) | 如果另一端接此端子，触发前负载保持断开状态 |
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电子断路器的工作
按照上面的电路图正确连接元件。上面显示的电路图由三个部分组成。这三个部分要连接起来形成一个大电路。三部分分别是
- 电源模块
- 运算放大器模块
- 继电器模块
电路的三个模块将在报告的下一节中简要讨论。
电源模块
这个电路中的运算放大器是我们项目断路器的控制器。该运算放大器需要 5V 稳压电源。我们将使用交流电压约为 220V 的电源运行该电路。首先要为运算放大器供电，我们需要降低主电源可用的电压。
为此我们使用了一个降压变压器，在我们的例子中，我们使用了一个变压器，它为我们提供了一个 12V 的降压电压。然后使用使用二极管桥制成的整流器电路对从变压器获得的 12V AV 电压进行整流。这会将交流电压整流为直流电压。
这个整流的输出现在将为我们提供大约 12V 的直流电压。然后使用我们的 LM7805 稳压器 IC 调节这个 12V DC。通过使用带有可变电阻和电阻的分压器，我们可以将电源模块的输出电压映射到 0 到 5V 之间的任何位置。通过改变电位器电压，我们可以得到不同的电压。您也可以使用 12V 转 5V 的转换器电路。
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运算放大器模块
运算放大器模块是电路的主要部分，这是进行电压比较的地方。因为我们正在制造的断路器是一种同时提供高压和低压浪涌保护的断路器，所以我们必须考虑这两种情况。这两种情况都有各自的电路，并在标记的连接处连接到主电路。
电路中的运放是在差分模式下使用的。在运算放大器的所有应用中，我们在该电路中使用运算放大器作为电压比较器。在比较其两个端子的电压后，该比较器将给出高电平或低电平作为输出。我们可以设置阈值电压的下限和上限可以使用电阻网络设置。
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中继模块
现在我们已经为运算放大器电路提供了适当的电源，并且运算放大器已经按照它们应该的方式运行，我们现在必须考虑电子断路器识别出高或低电压浪涌后电路的工作情况 .
电压浪涌是从电路的运放模块得到的，上面已经讨论过了。根据从运算放大器模块获得的运算放大器输出，继电器将被触发。当运算放大器的两个输出都为高电平时，才会触发继电器并且交流负载直接连接到电源。还有一个额外的 1k ohm 电阻用于限流。
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