دستگاه محافظ وسايل برقي دستگاهي است كه علاوه بر ساده بودن از نظر مداري و اين كه فاقد مدارات ميكرو و نرم افزاري مي باشد ولي هم اكنون در ادارات و منازل جايگاه مهمي در مورد جلوگيري از سوختن و عدم آسيب ديدگي لوازم برقي بر عهده دارد .

اين دستگاه وسايل برقي را از نوسانات برق شهر حفظ مي كند يعني اگر ولتاژ برق شهر به زير 180 ولت يا بالاي 240 ولت برسد ، اين دستگاه از طريق قطعات و در نهايت رله ، برق تغذيه وسيله برقي را قطع خواهد كرد و مانع از سوختن و يا آسيب ديدگي دستگاه مي شود . براي قطع و وصل شدن رله و در نهايت وسيله برقي ، يك حد مشخص ولتاژ در مدار مورد نياز است تا به رله اعمال شود . اين حدود ولتاژ توسط يك آپ امپ به شماره LM324 تعيين مي شود كه در ادامه به بررسي اين مطلب مي پردازيم .. همچنين در ابتداي مدار يك ترانس كاهنده قرار دارد كه برق 220 ولت شهر را به 12 ولت كاهش مي دهد و از اين ولتاژ در مدار استفاده مي شود و زماني كه 220 ولت اعمالي به مدار كاهش يا افزايش بيش از حد پيدا كرد ، مدار محافظ ، وسيله برقي را خاموش خواهد كرد .

اين مدار در چند نوع مختلف در بازار طراحي و ساخته شده است كه ما در اين جا به بررسي نوع خاصي از اين وسيله مي پردازيم .

کارکرد مدار

شكل مدار محافظ وسايل برقي

1-2- نحوه عملكرد مدار

1-1-2- تحليل عملي مدار :

تقويت كنندة عملياتي ( به صورت مقايسه كنندة ولتاژ استفاده شده است اين IC از 4 تقويت كننده عملياتي درست شده است كه فقط از دو تقويت كننده عملياتي آن( استفاده مي شود.

تغذية رگوله نشده به مجموعه سري مقاومت هاي وصل مي شود.

همان تغذيه به يك ديود زنر 8/6 ولتي وصل مي شود از طريق R₃ ، V_R1 طوري تنظيم مي شود كه براي ولتاژ نرمال 180 تا 240ولت ، ولتاژ در پايانة‌مثبت (پين 3 )تقويت كنندة عملياتي N₁ كمتر از 8/6 ولت باشد . در نتيجه خروجي تقويت كنندة عملياتي صفر خواهد بود و ترانزيستور T₁ خاموش مي ماند. رله كه به كلكتور T₁ وصل است ، نيز تغذيه نخواهد شد . بنابراين تغذيه AC به وسيلة‌برقي از طريق تيغه نرمال بسته رله اعمال خواهد شد . در طي عملكرد عادي برق قطع نمي شود.

زمانيكه برق شهر از 240V تجاوز كند ، ولتاژ ترمينال مثبت ( پين 3) تقويت كنندة عملياتي N₁ افزايش مي يابد . مقدار ولتاژ در ترمينال منفي به علت وجود ديود زنر، 8/6 ولت خواهد ماند،‌خروجي تقويت بالا خواهد رفت كه باعث راه اندازي T₁ و رله تغذيه مي شود و در نتيجه تغذية AC قطع ووسيلة برقي خاموش مي شود.

 در زمانهاي افت ولتاژ، وقتي ولتاژ به زير 180V برسد ، ولتاژ ترمينال منفي (‌پين 6) N₂ كمتر از ولتاژ در ترمينال مثبت (‌6 ولت ) خواهد شد بنابراين خروجي N₂ زياد شده و رله را به وسيله ترانزيستور T₁ فعال مي كند. تغذية AC قطع شده و وسيلة الكتريكي خاموش مي شود بنابراين وسيلة الكتريكي در مقابل افت ولتاژ شهر نيز محافظت مي شود . سيم بندي (7812) براي يك تغذيه 12 ولت تثبيت شده است.

بنابراين رله در دو حالت فعال مي شود :

• اگر در پين 3 از (LM324) در بالاتر 6/8V است
• اگر ولتاژ در پين 6 از LM324 ‌ ، كمتر از 6V باشد.

سطوح ولتاژ بالاو پايين به ترتيب توسط V_R1, V_R2 قابل تنظيم است .

وسايل:

ترانس كاهنده 230 ولت به 12 ولت و با فركانس 50 هرتز

 ديود 6عدد

خازن µf470 ← 1 عدد

خازن 0.1← 2 عدد

آي سي 7812 ( به عنوان يك تغذيه 12V تثبيت شده ) ← 1 عدد

 مقاومت 1عدد

پتانسيومتر 2 عدد

مقاومت 3 عدد

زنر 6.8 ولت← 1عدد

زنر 6 ولت← 1عدد

مقاومت 2 عدد

مقاومت 2 عدد

آي سي 1عدد

رله 1عدد

ترانزيستور ←1عدد

2-1-2- نحوه عملكرد پل ديودي :

پل ديودي به اين منظور به كار مي رود كه :

براي آنكه بتوانيم از نيمة منفي موج ورودي كه در نيمي از سيكل جريان امكان عبور به خروجي را ندارد ، استفاده كنيم .از پل ديودي استفاده مي كنيم.

پل ديودي از 4 ديود تشكيل شده جريان متناوب به قسمتي كه دوجفت آند و كاند به يكديگر متصل هستند وصل مي شود و خروجي از يك جفت آند و يك جفت كاند به يكديگر متصل شده گرفته مي شود روش كار به اين صورت است كه در سيكل مثبت مدار ديودهاي 2.1 عمل كرده و خروجي را تأمين

مي كنند و درسيكل منفي مدار ديودهاي 4.3 عمل مي كنند و باز خروجي را در همان وضعيت تأمين

 مي كند.

در شكل زير كه مربوط به ابتداي مدار مي باشد نقش خازن هاي C₁ و C₂ مشخص شده است :

• C₁به عنوان نويز گيرنده

 به كار مي رود

• C₂ براي فركانس هاي پايين

 مثل برق شهر به كار مي رود

2-2- تحليل تئوري مدار :
 

با توجه به اين كه ولتا‍ژ روي مقاومت 8/6 كيلو اهم از سر مثبت N₂ برابر 8/16 ولت است بنابراين :

براي به دست آوردن محدوده ولتاژ پايه مثبت N₁ و پايه منفي N₂ به طريق زير عمل مي كنيم :

( ولتاژ روي مقاومت 10 كيلو اهم برابر 8/16 ولت است )

در قسمت مشخص شده با نقطه چين داريم :

حالت 1) : pot47^k حذف شود :

ولتاژ روي هريك از مقاومتها برابر است با : به دليل يكسان بودن مقاومتها ()

 حالت 2) : pot47^k در مدار باشد

 

بنابراين محدودة بدست مي آيد.

نيز كه همان 6 ولت ثابت ديود زنر مي باشد (ZD₂).

حال محدوده ولتاژ را بدست مي آوريم

در قسمت مشخص شده مدار بالا داريم :

• بدون

2)‌با قرار دادن