Elektronische stroomonderbreker: ontwerp, schema en werking uitgelegd

Elektronische stroomonderbreker – Schema, werking en toepassingen

AC-apparaten in huishoudens hebben een limiet voor stroom en spanning (apparaatwaarden). Boven deze grenzen kan schade ontstaan, ook aan andere apparaten op hetzelfde net. Spanningsschommelingen uit het elektriciteitsnet zijn onvermijdelijk en beschadigen apparaten van kleine huishoudapparaten tot grote industriemachines. Dit artikel laat zien hoe u een elektronische stroomonderbreker bouwt die de belasting bij spanningspieken van het net afkoppelt.

Benodigde componenten

1. LM358 Op-Amp
2. 7805 Regulator (+5 V)
3. Relais 5 V
4. BC547 Transistors (2 stuks)
5. Trafo 12 V (afzettend)
6. Potentiometer 10 kΩ
7. Diodenbrug
8. Weerstanden: 1 kΩ, 2 kΩ, 2,2 kΩ, 5,1 kΩ, 10 kΩ
9. Condensators: 0,1 µF, 10 µF, 100 µF

Componentbeschrijvingen

LM358 Op-Amp

Dual-kanaal, lage-energie Op-Amp met interne frequentiecompensatie. Werkt van enkele voeding (3–32 V) of symmetrische voeding (±1,5–16 V). Verstärking 100 dB, bandbreedte 1 MHz, lage stroomverbruik (500 µA). Acht pins: twee operationele versterkers met eigen inverserende/niet-inverserende ingangen, gemeenschappelijke GND en VCC.

7805 Spanningregelaar

Vaste lineaire regelaar voor +5 V uitgang. Pinout: 1=Ingang (ongeïgeld), 2=GND, 3=Uitgang (geregeld). Maximale rendement bij 7,2 V invoer. Verschil in- en uitgangsspanning wordt warmte; koelrib nodig.

BC547 Transistor (NPN)

Gebruikt voor schakelen en versterking. Kleine basisstroom bestuurt grotere collector/emitter-stroom. Pinout: Basis, Collector, Emitter.

5V Relais

Elektromagnetische schakelaar met spoel (pin 1 & 2), gemeenschappelijke poort (COM, pin 3), normaal gesloten (NC, pin 4), normaal open (NO, pin 5).

Werking van de elektronische stroomonderbreker

De schakeling bestaat uit drie modules die samen een complete schakeling vormen:

• Voedingsmodule
• Op-Amp module
• Relais module

Voedingsmodule

De Op-Amp vereist 5 V geregeld. Van het net (220 V AC) wordt via een afzettende trafo (12 V AC) en een diodenbrug gelijkgerichte (12 V DC). De 7805 regelt dit naar 5 V. Met een potentiometer (spanningsdeler) kan de drempelspanning ingesteld worden (0–5 V).

Op-Amp module

Dit is de kern: twee Op-Amps in differentiële modus als spanningsvergelijkers. Ze controleren zowel onder- als overspanning. De drempelwaarden worden ingesteld met weerstandsnetwerken. De uitgangen gaan hoog of laag afhankelijk van de vergelijking.

Relais module

Wanneer beide Op-Amp uitgangen hoog zijn (spanning binnen veilige grenzen), wordt het relais getriggerd en de AC-belasting direct op het net aangesloten. Een 1 kΩ weerstand beperkt de stroom. Bij spanningsuitwijking (één of beide uitgangen laag) valt het relais af en wordt de belasting ontkoppeld.

Gerelateerde projecten:

• Electronica afstudeerprojecten
• Projectideeën voor elektrotechniek studenten
• Eenvoudige mini-projecten voor beginners
• Top elektrische mini-projecten
• Elektrotechniek afstudeerprojecten
• Top elektrische projecten voor ingenieurs