Medición de la tensión alterna sin transformador mediante un microcontrolador

Question

Como no tengo práctica con las tensiones AC, pregunto si el siguiente circuito es fiable para medir tensiones AC sobre 110Vca y 220Vca 50Hz/60Hz.

Ya lo he hecho con un pequeño transformador. Pero ahora, quiero una forma más compacta, porque estoy planeando hacer una placa para el control lógico (como PLC) que las entradas detecta 110/220 como TRUE. Una segunda aplicación es para medir el nivel de la red de CA.

Tengo las preguntas más tontas sobre el circuito:

a) ¿Es fiable? Si no lo es, ¿un fusible podría ser una solución para parar las cosas cuando se estropean? (Considera que pienso dividir la resistencia de ~5M en dos, 2,4 o 2,7M).

b) En casa las clavijas son fase, neutro y tierra. ¿Debo conectar la fase en C4 y el neutro como tierra de mi circuito (o la clavija de tierra también es mi tierra)? Si es así, ¿qué hacer en caso de conexión invertida?

c) ¿Qué tipo de condensador debe utilizarse?

Gracias de antemano.

Answer 1

Bienvenido al mundo de los EE.

¿Qué sucede si se produce un transitorio de 3kV a través de sus componentes con capacidad de 250V, seguido de la red de CA y sus interruptores de 10 kA antes de que se disparen?

Tal vez sólo un "pffft" o tal vez sólo hace bang y derrite un agujero en su tablero y, con suerte, no inicia un incendio.

Vea si puede reordenar este antiguo diseño con carga escalada para obtener valores de parte 100:1 o 200:1 para atenuar y hacer una señal DC que con un retardo de tiempo adecuado (¿100ms?) y desencadena un inversor Schottky para crear AC on o off en digamos 75% de umbral usando 1.414 * Vrms min.

Si esto le parece una "ensalada de palabras", es que no tiene la experiencia necesaria para entenderlo.

Podrías ser el próximo concursante de los premios Darwin mundiales. Un concurso para reducir el acervo genético de las personas que hacen suposiciones erróneas sobre la seguridad..

C4 no fallará aquí pero R11 y todo lo que hay entre eso y, y ,y , posiblemente incluyéndote a ti si estuvieras tocando su carcasa metálica por un potencial arco eléctrico. Yo mismo sólo he vaporizado la punta de un destornillador con cobre salpicado a través de mi lente de plástico tratando de arrancar una grapa. Pero depende de donde pongas tu "diseño de aislamiento". optoacoplador, suministro de pared, caja de plástico sin acceso humano, etc. espacios de aire de fuga en el tablero. etc.

Answer 2

Esta no es la respuesta a la pregunta que has formulado, pero es la respuesta a la pregunta que necesitas hacer desesperadamente: ¿Debería hacer esto?

Parada. Sólo detente. Estás cortejando el fuego o las descargas eléctricas (posiblemente letales en ambos casos). Si tiene que preguntarse si debe conectarse o no al neutro, no debería ni siquiera pensar en conectarse a las líneas de alimentación de CA.

Es algo así como la primera regla del club de la lucha: "No se habla del club de la lucha". En este caso, "No te conectas a la corriente eléctrica si no conoces las consecuencias". Y está claro que no lo haces.

Podría dar algunos consejos para mejorar su enfoque, pero no lo haré.

Lo siento si te frustras con este consejo, pero es válido.

Hasta que no tengas muchos más conocimientos, no lo hagas.

Me echaré atrás lo suficiente como para conceder que la conexión a un transformador u optoacoplador debería ser lo suficientemente segura, pero eso es todo.

Answer 3

Si quieres una forma más compacta de hacer una entrada digital, utiliza un optoaislador

El camino real Los PLCs detectan la presencia o ausencia de red en una entrada fuera en el mundo real está utilizando un optoaislador en el circuito de entrada, que proporciona aislamiento galvánico entre usted y la red eléctrica al igual que lo hace un transformador -- la forma más simple de este circuito se muestra a continuación (omitiendo cualquier detalle de supresión de sobretensiones/filtrado de ruido que pueda querer añadir si quiere una solución fiable).

Tenga en cuenta que su optoaislador tendrá que tener una entrada de CA (con los LEDs traseros), y R1 y R2 (que actualmente están configurados para una entrada de red de 240V) debe Resistencias de potencia nominal de 2W a 3W (disipan 1,2W cada una) de película ignífuga/fusible. (La razón de usar dos es para evitar que el optoaislador vaya bang si uno de ellos se cortocircuita de alguna manera). También hay que tener en cuenta que la corriente nominal del LED es de 10mA -- es un buen punto de partida, pero puede ser necesario ajustarlo dependiendo del optoaislador utilizado, y que el circuito de salida también dependerá del optoaislador utilizado -- lo que he mostrado con la resistencia pullup externa es correcto para un optoaislador de salida de transistor, pero es superfluo si el optoaislador proporciona una salida lógica CMOS en su lugar.

Por último, pero no menos importante, el diseño de la placa de circuito impreso es crítico para los circuitos aislados galvánicamente, debe haber una zona de separación en la placa de circuito impreso, que separe el lado de la red del lado lógico, donde no El cobre está permitido, y tiene que ser lo suficientemente ancho (8mm es adecuado para la red de 240V en circunstancias normales) para evitar que las subidas de tensión salten el hueco incluso en condiciones adversas (sucio/...).

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

La medición de la tensión es generalmente una cosa más especializada

Medición de la tensión de red es algo mucho más especializado, por lo que no es el tipo de cosa que haría una tarjeta de entrada del PLC. (Empiezas a necesitar un montón de circuitos que viven en el lado de la red de las cosas, o un caro amplificador de aislamiento cuyas entradas son alimentadas por un divisor de tensión resistivo).

Answer 4

Si su objetivo es detectar cualitativamente la presencia o ausencia de una tensión de red, más que cuantificarla, hay algunos enfoques que pueden evitar la necesidad de transformadores u optoaislamiento. El principio básico es muy sencillo: utilizar con seguridad componentes que sólo dejan pasar una cantidad ínfima de corriente, incluso en circunstancias adversas, y luego utilizan un circuito muy sensible para detectar esa corriente. Si se construye un divisor de tensión capacitivo utilizando dos tapones de seguridad de 22pF en serie en el lado de la línea, y un tapón de 0,001uF en el lado de la línea, la tensión en el tapón de salida será aproximadamente 1/100 de la tensión de entrada en ausencia de cualquier otra carga. Si se alimenta la tensión de la tapa de salida a través de una resistencia de 100K en un amplificador de instrumentación muy sensible, incluso un pico de 10.000 voltios en la entrada sería incapaz de producir más de 100 voltios en la tapa de 0,001uF, que a su vez sería incapaz de empujar más de 1mA a través de la resistencia de 100K.

Las principales dificultades de este tipo de circuito son (1) que hay que asegurarse de que los tapones de seguridad están montados y conectados de forma que no se comprometa su clasificación de seguridad, y (2) que el circuito de detección debe tener unas corrientes de fuga muy bajas. Las corrientes de fuga en el circuito de detección no crearán ningún peligro de descarga (a diferencia del montaje o la conexión inadecuados de los componentes con clasificación de seguridad), pero pueden hacer que el circuito informe de tensiones que no existen, o impedir que detecte tensiones que sí existen. Conseguir que las fugas sean lo suficientemente bajas como para permitir la precisión medición de la tensión de entrada puede ser complicado, pero conseguir que sea lo suficientemente baja como para que las mediciones cuando la tensión de línea está presente sean notablemente diferentes de las que se realizan cuando está ausente debería ser mucho más fácil.

Lo que es importante cuando se experimenta con algo de esto es que la parte que se conecta a la línea de CA a través de los condensadores de seguridad se construya de tal manera que no puede fallar peligrosamente . Haga que los cables aislados de la red eléctrica estén liberados de tensión y restringidos en el interior de una caja aislante, luego pasen a través de condensadores montados de forma segura, y luego salgan a través de un conjunto de cables de "baja tensión" liberados de tensión que están restringidos de ir a cualquier lugar cerca de los cables de la red.

Puede que tengas o no la habilidad necesaria para emplear de forma útil una configuración como la anterior, pero si te centras en asegurarte de que está construida de forma que no puede fallar peligrosamente Lo peor que puede pasar es que pierdas el tiempo construyendo un circuito inútil.