Optoacoplador de 230V AC / 460V DC con Led y divisor de tensión

Question

Estoy construyendo un optoacoplador primitivo para detectar si una bombilla se ha fundido/si fluye corriente. Recibe 230VAC o 230VDC (rectificado..) como suministro.

He calculado y construido un divisor de voltaje como se muestra, pero estoy recibiendo ninguna acción del LED en las pruebas de 230AC, me encantaría cualquier consejo sobre cómo conseguir que funcione, pero todavía mantenerlo "primitivo" simple como una consideración de diseño :D ¿Qué hay de malo en esta imagen?

Detalles: La bombilla mide 77 Ohm a través del filamento, y actúa como una resistencia (R2) en mis cálculos (y como el interruptor..).

R1 (dos resistencias en parralelo) es de 3 ohmios según las mediciones. Calculo 11V@230V AC y 17V@460DC, como el voltaje a través del LED (pero no mide nada..)

Pienso comprar una de 5W, 1.7 Ohm para conseguir un combo de 5V / 10V más manejable, y elegir la resistencia del LED en consecuencia.

Voy a poner un diodo rectificador en serie con el led creo.. ¿Hay alguna ventaja de cruzar dos LEDs para obtener una luz constante en la CA, o debo simplemente suavizar la señal de 60hz con la tapa en el lado LDR?

Answer 1

Básicamente, esto no funcionará, o no funcionará bien. Al final de esta respuesta se presenta una alternativa.

Antes de eso, los cálculos, y una explicación de por qué no va a funcionar.

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Desde Wikipedia :

La resistencia al frío de las lámparas de filamento de tungsteno es de aproximadamente 1/15 la resistencia del filamento caliente cuando la lámpara está en funcionamiento.

• Suponiendo que la resistencia del filamento se midió cuando la bombilla no estaba encendida, esto da una estimación aproximada de 77 x 15 = 1155 Ohms .
• Esto implica una bombilla de unos 45 vatios, vamos a poner 50 vatios por comodidad. Esto supone una corriente de filamento caliente de alrededor de I = P / V = 217 mA = ~220 mA .
• Para obtener ~5 voltios a 220 mA, R = V / I = 22.727 Ohms = ~ 22 Ohms el valor de resistencia estándar más cercano.
• Potencia disipada por esta resistencia: P = V x I = 1.1 Watts Así que vamos a ir con una resistencia de 5 vatios para estar seguros.
• Elección del LED: Digamos que un LED rojo, 1,8 voltios de tensión directa, 20 mA de corriente nominal. Este LED se iluminará bastante bien a 6 mA (situación de 230 voltios) y también se mantendrá dentro de los límites de corriente a 12 mA (situación de 460 voltios).
• Por lo tanto, una resistencia limitadora de corriente LED adecuada es 560 ohmios

Se recomienda utilizar dos LEDs cableados en antiparalelo, ya que los LEDs suelen tener una baja tensión inversa (a menudo tan baja como 5 voltios). Con dos LEDs orientados en sentido contrario, la máxima tensión inversa que aparece en el LED no conductor será la tensión directa del conductor, en cualquier punto del ciclo de CA. También funcionará bien en CC, así que todo está bien.

Ahora, los problemas:

¿Qué ocurre cuando la bombilla está recién encendida y el filamento está frío?

• ¡Resistencia = 77 Ohms, por lo tanto corriente = ~ 3 Amperios! Eso es antes de añadir la resistencia de purga de 22 Ohms
• Corriente con 22 ohmios añadidos en serie: 2,323 amperios. Potencia a través de la resistencia: 119 Watts ¡!
• Resultado: Fuegos artificiales .

¿Qué ocurre cuando la bombilla se alimenta con 460 voltios?

• Suponiendo que sea una bombilla de 230 voltios: El filamento se quema.
• Si es una bombilla de 460 voltios: No hay mucho que pueda fallar, aparte de que la resistencia sensora se funda de todos modos.

Soluciones:

1. Utiliza la bombilla para iluminar directamente la LDR.
2. Utilice una bombilla de alta potencia en serie con la bombilla de 50 vatios, para la disposición del divisor de tensión.
3. Utilice una alternativa, como un transformador de detección de corriente, y luego utilice la salida de ese TC en lugar de la LDR para la detección. Un TC puede fabricarse enrollando varias vueltas de cable de esmalte fino alrededor del cable que suministra la corriente a la bombilla.
4. Para la detección de corriente alterna y continua, utilice un módulo preconstruido como este ( 4,35 dólares de eBay, incluido el envío internacional ) que incorpora un bonito "lil black IC", el Allegro ACS712 y proporcionará una detección de corriente segura y bien aislada:
   

Answer 2

Si vas a hacer tu propio optoacoplador con un LED discreto y una LDR, entonces también podrías hacer que la LDR detectara la luz de la bombilla directamente. Esto no requiere que se rompa el circuito en absoluto.