电压波动一直是一个问题，并且是导致AC设备中大多数故障的原因。无论是普通的家用电器（如烤面包机）还是高性能的工业机械（如CNC），所有部件都只有额定电压，在此电压下，其最高效率将毫无问题。不幸的是，由于各种原因，我们的家庭/工业线路无法向我们提供额定电压，因此，在该项目中，我们将构建一个简单的电子断路器，当检测到高/低电压时，该电子断路器可以触发继电器断开负载。
该项目是围绕着著名的运算放大器LM358设计的。我们将使运算放大器在差分模式下工作，从而使其能够将当前电压与预设电压进行比较。整个项目可以构建在面包板上（电源线除外），并且可以立即投入使用。因此，让我们开始吧。
断路器所需的组件：
- LM358（双封装运算放大器）
- 7805（+ 5V稳压器）
- 12V降压变压器
- 5V继电器
- BC547（2号）
- 10K可变POT
- 1K，2K，2.2K，10K，5.1K电阻器
- 100uF，10uF，0.1uF电容器
- 二极管桥
- 连接线
- 面包板
电路原理图：
下图给出了电子断路器的完整示意图。进一步阅读以获得相同的解释。
电路说明：
如上面的断路器原理图中所示，它确实很简单，只是一堆电阻器，电容器和其他东西。但是所有这些背后实际上发生了什么。如何选择组件的值以及它们在这里的作用是什么？
我试图通过将它们分为各个部分并在下面进行解释来回答这个问题。
电源部分：
运算放大器是此电子断路器图的核心。我们需要一个稳定的5V电源为该运算放大器供电。另外，我们需要将当前电压（在任何特定时间的电压）馈入运算放大器。运算放大器由5V供电，因此只能处理高达5V的电压。因此，我们需要将输入交流电压（220V AC）转换为0-5V DC。
因此上述电路解决了两个目的。
- 提供恒定的5V电压为电路供电
- 将运算放大器的输入AC电压映射到0-5V
为此，我们使用了12V降压变压器，将220V AC转换为12V AC，然后使用二极管电桥将其整流为12V DC（大约），然后使用7805稳压器将电压调节至5V。输入电压的任何变化都会影响二极管电桥输出侧的电压值。因此，该电压可以视为交流电源的“当前电压”。通过使用5.1K电阻和10K POT（形成一个分压器），我们将电压映射到0-5V之间。
运算放大器部分：
本部分是进行比较的部分。我们在运算放大器部分中有两个细分。一个用于将“当前电压”与高电压值进行比较，另一个用于与低电压值进行比较。下图显示了这两个部分。
上面显示的运算放大器电路是运算放大器的差分模式。运算放大器实际上是大多数电子电路的功劳，它具有多种工作模式和应用，例如求和，减法，放大等。在这里，我们将其用作比较器的电压。
那么什么是电压比较器？为什么在这里需要它们？
在我们的情况下，电压比较器比较引脚3和2之间的电压，如果引脚3上的电压大于引脚2，则引脚1的输出变高（3.6V），否则输出将为0V。我们将“当前电压”与预设的高电压和低电压进行比较，以获得高/低电压触发。
在上面显示的电路中，使用电阻1K和2K在引脚2上设置了低电压阈值。使用1K和2.2K电阻在引脚5上设置高电压阈值。
使用这些电阻器可形成一个分压器，并提供3.33V的低压截止电压和3.43V的高压截止电压。这意味着仅当“当前电压”在3.33V至3.43V之间时，两个运放才会变为高电平。
注意：由于我的上限是230V，情人的上限是220V，因此我将阈值电压设置为3.33V和3.43V。您可以相应地设置它们，然后使用10K电位器控制“当前电压”来校准电路。
中继部分：
这是我们连接交流负载的地方。该继电器用于打开/关闭交流负载。
如运算放大器部分所述。仅当电压介于高和低电压截止限值之间时，两个运放才会变高。因此，只有两个运放的输出都为高电平时，才必须打开交流负载。这里的“低电压触发器”和“高电压触发器”分别是引脚1和引脚7的输出。
仅当两者都高时，继电器才会接地并触发。通过继电器连接的交流负载（此处为灯）。1K电阻用于电流限制。
一旦您了解了电路的工作原理，便可以解决问题。只需对电路进行布线，并使用10K电位器在“高压触发器”和“低压触发器”之间设置我们的“当前电压”。现在，如果交流主电压发生任何变化，您的任何一个运算放大器都将变低，并且继电器将关闭，从而关闭与其相连的负载。
您还可以使用此处附带的仿真文件，根据您的高或低电压阈值来验证/修改电路。
该仿真使用电位计来改变输入电压，并使用绿色LED作为负载。您还可以监控每个端子上的电压值，这将有助于您更好地了解电路。
希望您喜欢这个断路器项目并理解其背后的工作。可以在下面的视频中看到项目的完整工作。
该项目具有以下缺点，您可能需要考虑这些缺点，以防万一。
- 此处测量的电压不是Vrms电压。该值还会受到峰值和波动的影响
- 如果电压逐渐下降/上升（在大多数情况下不会），则负载可能会遇到开关效应。
- 不要连接消耗电流超过5A的负载。这很可能会杀死您的中继及其驱动程序。
您也可以检查该类似项目以了解更多信息：使用PIC单片机进行高/低压检测