Устройства защиты от бросков, завышенного или заниженного напряжения в сети можно объединить под общим названием — автоматы отключения нагрузки. Общий у них и способ определения порога срабатывания — сравнение эталонного напряжения, вырабатываемого в схеме, с напряжением, подлежащим контролю.
Как защититься от скачков напряжения
Получаемый разностный сигнал преобразуется в сигнал управления механическим (контакты реле) или электронным выключателем, схемой задержки повторного включения или самоблокировки, устройством индикации. В результате даже простейшая схема содержит достаточно много элементов.
С целью упрощения схемы в предлагаемом автомате применена специализированная микросхема индикатора светодиодной шкалы. В микросхемах этого класса, применяемых в бытовой аудиоаппаратуре, содержится входной усилитель-формирователь с пятиступенчатым компаратором. Выходы ИМС последовательно соединяются с общим проводом по мере увеличения входного напряжения.
Пороги срабатывания для каждого выхода задаются при изготовлении микросхем. Они имеют логарифмическую зависимость от входного напряжения и довольно высокую точность, если напряжение питания стабилизировано. На сайте www.radiochipi.ru приведена схема простого автомата, срабатывающего при повышении (или понижении) сетевого напряжения Сигнал управления для тиристорного выключателя (VS1. VS2, VD1, VD2, R4, К1.1) снимается с выхода второго компаратора DA1. К нему последовательно со светодиодом подключена обмотка слаботочного реле К1.
Контакты реле К1.1 размыкаются при протекании через обмотку тока, что приводит к запиранию тиристоров и отключению нагрузки от сети. Реле срабатывает при поступлении порогового (для этого выхода) напряжения, снимаемого с резисторного делителя на входе микросхемы. Вход ИМС через балластный конденсатор С1 подключают или непосредственно к сети, или к обмотке понижающего трансформатора. Обмотку реле, в принципе, можно подключить к любому выходу микросхемы —для каждого из них устанавливается “свое” пороговое напряжение при одном и том же коэффициенте деления делителя.
Это свойство использовано в автомате, реагирующем и на повышение и на понижение напряжения (рис.2). Обмотку реле подключают к двум выходам ИМС. Нижний порог 178 В устанавливают для выхода 3, при этом для выхода 4 пороговое напряжение равно 242 В
Контролируемый участок можно “сдвинуть” за нижнюю или верхнюю границу (изменением коэффициента деления делителя) или расширить (сузить), соединяя выводы обмотки с другими выводами компараторов.
Кроме реле, к выходам первых трех компараторов через токоограничительные резисторы подключены светодиоды-индикаторы. Свечение VD1 указывает на наличие в сети опасного (более 60 В) напряжения. Свечение VD2 с полной, a VD3 с половинной яркостью соответствует нормальному напряжению, свечение всех трех светодиодов в полную яркость сигнализирует о превышении верхнего порога.
При пониженном напряжении сети светится только светодиод VD1; на обоих выводах реле К1 одинаковый (высокий) потенциал. Контакт реле разомкнут, нагрузка отключена. При увеличении входного напряжения выше порогового левый (по схеме) вывод обмотки К1 соединится с общим проводом, что приведет к срабатыванию реле и подключению нагрузки. Если же напряжение превысит верхнее пороговое на обоих выводах обмотки, также установится одинаковый, но уже низкий потенциал, контакт реле разомкнется; тиристоры выключателя, аналогичного изображенному на рис.1, закроются, нагрузка отключится от сети.
Основной недостаток предложенных автоматов — их нестабильная работа при входном напряжении, равном пороговому. Устранить его можно, дополнив схему, например, таймером повторного включения В первом автомате (рис.1) выходные уровни DA1 хорошо согласуются с уровнями ТТЛ, а во втором (рис.2) — с уровнями КМОП-микросхем. Для получения цифрового сигнала управления к реле нужно подключить входы двухвходового элемента исключающие ИЛИ. Логика работы реле соответствует логике работы такого элемента. При этом на выходе элемента устанавливается логическая “Г, если контролируемое напряжение находится в пределах нормы, и 0 в противном случае.
Кроме примененных в автоматах микросхем на 5 выходов (аналогично работают и микросхемы В1403, В1423, ВА6124, AN6883, ТА7366 и др.), вполне работоспособны и микросхемы на большее число выходов — ВА681, IR2E01, LM3914, К1003ПП1 и ее импортные аналоги, и др. Светодиоды заменяются на любые с рабочим током 15…20 мА. Для реле требуется подбор по току и напряжению срабатывания. Вместо реле можно использовать оптоэлектронные приборы. Резистор R1 делителя при непосредственном подключении к сети можно составить из 2 или 3 МЛТ-0,125.
