Jak wykonać detekcję napięcia 230V~ transoptorem PC817 dla mikrokontrolera?

Witam

Potrzebuję możliwie prosto, tanio i energooszczędnie zrobić detekcję napięcia 230V~ dla mikrokontrolera.
Czytałem wiele tematów,ale nie znalazłem nic zadowalającego. Trafa będą za drogie. Przekładnik odpada, bo prąd obwodem nie będzie płynął. Pozostaje transoptor. Czas reakcji nie jest istotny (do 100ms wystarczy).

Znalazłem transoptor PC817, który ma IF=5mA (IF max 60mA, V reverse max =6V, UF~1V przy IF=5mA)).
W układzie szeregowym RC wypada C=68nF lub nawet mniej, bo Te 5mA wystarczy w szczycie. W szereg powinien pojawić się rezystor lub dwa i dodatkowo ew rozładowujące równolegle do pojemności.
Równolegle z diodą transoptora dałbym prostowniczą (druga połówka) lub ew zenerkę jeśli byłaby niezbędna.

Pytania i prośby:

1. Czy konieczna jest zenerka/prostownicza+R równolegle do transoptora? (jaka moc). Wtedy odpadłaby ta prostownicza.Zdaje się bez diody Zenera, długo by transoptor nie popracował.
2. Jaką (praktyczną) mogę przyjąć maksymalną rezystancję i minimalną moc rezystora szeregowego R1 (ew jeśli da się to zmniejszyć proszę C1).
3. Czy jest coś prostszego, efektywniejszego/tańszego?
4. Układ będzie podłączony do włącznika ściennego. Pytanie czy konieczne są rezystory rozładowujące kondensator? (R2,R3)
Nie mam niestety czym w tej chwili narysować schematu. Wklejam więc rysunek odręczny.



Dziękuję i pozdrawiam
L

Witam !
Robiłem kiedyś ściemniacz, oto fragment schematu:
( fragment schematu z Elektrody )

Inny schemat jaki widziałem ale nie testowałem to dwa transoptory, LEdy tych transoptorów połączone przeciwsobnie, tranzystory połączone równolegle, nie potrzebny mostek prostowniczy.
Niestety nie pamiętam jakie użyte były transoptory i jaka była wartość rezystora, żadnych kondensatorów nie było w części wykrywającej zero.
Pozdrawiam. Stefan

No tak , ale bez szeregowej pojemności całe napięcie odkłada mi się na rezystorze. Mi zależy na jak największemu stosunkowi reaktancji do rezystancji. U Ciebie widzę,że akurat jest pewnie detekcja zera.

Tak to jest detekcja zera.

sp3ots napisał:

LEdy tych transoptorów połączone przeciwsobnie, tranzystory połączone równolegle, nie potrzebny mostek prostowniczy

Transoptor PC814 ma "w sobie" dwa LEDy połączone antyrównolegle.

To taki detektor zera, co zera nie wykrywa, wykryjesz nim szczyt sinusoidy, (wtedy prąd przestaje płynąć), ale jeśli to dla mikrokontrolera to sobie przeliczysz gdzie jest prawdziwe zero.

Rezystor szeregowy jest po to, żeby ograniczył impuls prądu, który powstanie, jeśli włączysz zasilanie wtedy, kiedy wartość chwilowa napięcia sieci jest duża, (do obliczeń przyjmij maksymalną), nie należy przekraczać impulsowego maksymalnego prądu transoptora, stąd wyliczysz rezystor.

austin007 napisał:

Zdaje się bez diody Zenera, długo by transoptor nie popracował.

Zenerka by się przydała.
Zabezpieczy transoptor przed impulsem jaki powstanie w Twoim układzie w momencie włączenia do sieci w szczycie sinusoidy. Rozładowany kondensator (albo naładowany w przeciwną stronę przy braku rezystorów rozładowujących) w momencie włączenia w szczycie sinusoidy spowoduje impuls prądowy I=U/R, którego transoptor może nie przeżyć.

Nikt nie pomyślał o poczciwej neonówce. Neonówka np. ze wskażnika w śrubokręcie, aby świeciła wymaga bardzo małego prądu, potrzebny rezystor szeregowy rzędu kilku MΩ. Do neonówki zbliżony fotorezystor sterujący odpowiednim układem, i sygnalizacja rozwiązana. Taki "czujnik", neonówka, rezystor, fototranzystor, można zmieścić w rurce izolacyjnej o odpowiedniej średnicy.

Można tak

Z neonówką to niezły pomysł. Z tego, co znalazłem do neonówki stosuje się rezystor 100K. Taki zestaw pobiera ok 1,5mA z sieci. Przy kilkunastu takich czujnikach jest sporo dłubania przy osłanianiu zestawów neonówka-fotoelement.

wariant Kolegi oj, jest niepotrzebnie skomplikowany do moich potrzeb, choć ciekawy i użyteczny w innych. Tutaj akurat formowane są impulsy. Ja potrzebuję tylko odizolowany galwanicznie sygnał, że w sieci jest napięcie:) Ma być jak najprościej, energooszczędnie i niezawodnie. Zdaje się wariant pierwotny z zastąpieniem diody prostowniczej zenerką będzie optimum.

Pytanie jak dobrać rezystor i czy można jeszcze zmiejszyć pojemność do 47nF? Na transoptorze mogą być same peaki sinusa sieci, wygładzę sobie programowo lub jakimś kondziołkiem po drugiej stronie.

Moim zdaniem, przy wykorzystaniu neonówki jest najmniej dłubania, bo gdy trzeba zrobić np. 10 czujników, potrzebne jest 1 metr nie przeżroczystej rurki plastykowej o średnicy ok. 1cm (może być nawet wąż ogrodowy), oraz paczuszka "Poxiliny". Ucina się ok. 5cm rurki wkłada się co trzeba, wyprowadza się przewody, końce rurki zalepia się "Poxiliną". Na upartego, można zrobić nawet otworek kontrolny w rurce, aby widzieć czy neonówka świeci.

austin007 napisał:

Cytat:

Ja potrzebuję tylko odizolowany galwanicznie sygnał, że w sieci jest napięcie:)

Do czego jest potrzebna ta informacja i z czego zasilasz układ?

Naprawdę prosto i tanio to można wykrywać
obecność napięcia sieci kawałkiem przewodu
owiniętego na przewodzie fazowym.
Koniec przewodu podłączyć do wejścia µP
z wyłączonym podciąganiem.
Dobrać opornik bocznikujący wejście do masy
w celu ustawienia optymalnej czułości.
Zasada działania jak w wykrywaczach przewodów
pod napięciem (np. FAZER)

Jeżeli tych przewodów jest więcej w wiązce i trzeba
wykrywać pojawienie się napięcia na każdym osobno,
to ja stosowałem następujący sposób:

Szeregowo kondensator 100...200pF z rezystorami
kilkoma(w celu podniesienia wytrzymałości napięciowej)
w sumie około 5...10MΩ i to do wejścia układu CMOS.
Wejście zbocznikować do masy dobranym rezystorem
(dzielnik) w celu dopasowania czułości.
Wbudowane diody zabezpieczające wejścia zupełnie wystarczają.
Masa układu powinna być połączona z przewodem neutralnym
przynajmniej przez jakiś kondensator kilkanaście nF.

Może nie jest to odseparowane galwanicznie, ale prądy
są rzędu kilkunastu mikroamperów.
Dużo mniejsze niż przy zwykłej neonówce.

Dzięki Panowie za dyskusję , dzielenie się pomysłami:) Może się przyda komuś w przysłości.

Dar.El napisał:

Do czego jest potrzebna ta informacja i z czego zasilasz układ?

Układ będzie zasilany przez zasilacz impulsowy. Układ będzie wykorzystywał istniejącą infrastrukturę (np włączniki ścienne), które nie będą pod obciążeniem. Warunek żadnej modyfikacji istniejącej instalacji. Jedyne to podciągnięcie dwóch przewodów do zasilania całości. Jak widać potrzeba coś prostego jak budowa cepa. Myślę,że docelowo skończy się na układzie jaki zaproponowałem zastępując diodę prostowniczą, zenerką np 2V7 i w szeregu między nią a transoptorem rezystor ograniczający prąd diody IR w transoptorze. Myślę,że da się zejść do kilku mA. Nie wiem tylko czy 47nF wystarczyłby i jaki wobec tego zastosować resystor R1. Jak to się liczy w praktyce.

Potrzebuję galwanicznej izolacji ze względów bezpieczeństwa i z faktu, że dalej pójdzie komunikacja przewodowa. Część wysokonapięciową ograniczyć chcę do absolutnego minimum - cześć detekcyjna i wykonawcza. Logika ma być izolowana galwanicznie.

pepson napisał:

Naprawdę prosto i tanio to można wykrywać
obecność napięcia sieci kawałkiem przewodu
owiniętego na przewodzie fazowym.

Taka detekcja nie wykrywa pola elektrycznego tylko płynący prąd. Konieczne obciążenie. Jak pisałem nie będzie go.

Proponuję coś jak poniżej i dalej jestem otwarty na Wasze pomysły.

austin007 napisał:

pepson napisał:

Naprawdę prosto i tanio to można wykrywać
obecność napięcia sieci kawałkiem przewodu
owiniętego na przewodzie fazowym.

Taka detekcja nie wykrywa pola elektrycznego tylko płynący prąd. Konieczne obciążenie. Jak pisałem nie będzie go.

No właśnie odwrotnie, wykrywa pole elektryczne.
Ale jeżeli blisko jest przetwornica, to nie wiem jak to się zachowa.

Jeżeli to ma być koniecznie na transoptorze, to ten z ostatniego rysunku nie zadziała.
Najbardziej sensowny był już ten w pierwszym poście.
Robiłem taki układ, tylko z braku kondensatorów na odpowiednie napięcie
dałem szeregowo 2 sztuki 100nF(czyli wyszło 50nF) i przy 47nF
to rozwiązanie również działa. (Używałem transoptorów PC817)
Ten opornik w szeregu może mieć 0,5..1kΩ ważne jest, żeby miał
odpowiednią wytrzymałość napięciową.
Dioda Zenera nie jest konieczna, wystarczy zwykła nawet 1N4148
zabezpiecza się wzajemnie z diodą w transoptorze przed wstecznym napięciem.

Jeszcze dodam, że musiałem bocznikować te diody opornikiem
(nie pamiętam jakiej wartości) w celu ograniczenia podatności
na napięcia zaindukowane od równolegle biegnących przewodów.

Trochę przydatnych informacji na temat zasilaczy beztransformatorowych:
http://www.elportal.pl/pdf/k04/57_13.pdf

pepson napisał:

pepson napisał:
Naprawdę prosto i tanio to można wykrywać
obecność napięcia sieci kawałkiem przewodu
owiniętego na przewodzie fazowym.


Taka detekcja nie wykrywa pola elektrycznego tylko płynący prąd. Konieczne obciążenie. Jak pisałem nie będzie go.

No właśnie odwrotnie, wykrywa pole elektryczne.
Ale jeżeli blisko jest przetwornica, to nie wiem jak to się zachow

Zobacz jak działają np przekładniki prądowe. Zasada analogiczna. Przy natężeniu prądu przemiennego po stronie pierwotnej = 0, po stronie wtórnej też mamy 0 (natężenia czy napięcia po obciążeniu). Nie ma bata, bez ruchu elektronów na owiniętym przewodzie nic nie wyindukuje się. Spójrz np na cęgi prądowe - do pomiaru przemiennego stosuje się przekładnik, do stałego już nie ruszy (vs zj, Halla) . Spójrz też na urządzenia do pomiaru energii. Napięcie mierzy się dzielnikiem nieodseparowanym galwanicznie, a natężenia wielofazowe przedkładnikami (bo tylko ma to sens,tylko dla dI/dt<>0 po stronie wtórnej cokolwiek wyindukuje się )

Niemniej dzięki za informacje ad rezystora (zastosuję kilka w szeregu da zwiększenia napięcia przebicia) i link.

pandy napisał:

Uklad podobny do tego z #9 - mostek Graetz'a plus dzielnik pojemnosciowo rezystancyjny i transoptor.

- ale ponad dwa razy mniej elementów, mniejszy pobór energii.

Przytoczę cały akapit bo widzę, że ciągle się nie rozumiemy.

pepson napisał:

Naprawdę prosto i tanio to można wykrywać
obecność napięcia sieci kawałkiem przewodu
owiniętego na przewodzie fazowym.
Koniec przewodu podłączyć do wejścia µP
z wyłączonym podciąganiem.
Dobrać opornik bocznikujący wejście do masy
w celu ustawienia optymalnej czułości.
Zasada działania jak w wykrywaczach przewodów
pod napięciem (np. FAZER).

Dobrze jest w czasie pomiędzy momentami sprawdzania
obecności napięcia przestawić wejście jako wyjście
Dzięki temu uniknie się wpływu niepotrzebnych zakłóceń
od wiszącego wejścia.

Podobno jeden obraz wystarcza za tysiąc słów.

Teraz wszystko jasne. Przetestuję układ. Ciekaw jestem jak działa w praktyce. Dzięki. Pozdrawiam
L

Pociągne nieco temat w kwestii PC814 i detekcji zera bo akurat muszę coś takiego zmajstrować.
Ile one tak naprawdę potrzebują do pewnego zaświecenia LEDa?. IF mają 50mA, z wykresów wynika że sporo mniej też im wystarczy...ale pojedyncze mA?. W sieci jest dużo schematów z szeregowym opornikiem kilkaset Ω. Nie będzie się to mocno grzać, ale wg mnie robi się z tego niepewny układ.

Lepiej wygląda schemat kolegi Oj ale z doświadczenia wiem że psikusa lubi sprawić pojemność mostka i T1 może się nie pewnie zatykać. lepiej było by zmienić rezystancje R2-R3

Inna sprawa, czego można się spodziewać po układach temu typu gdy będą pracować za filtrem EMI- przyjmijmy że mam przetwornice więc wystarczy dodać jedną diodę aby odseparować składową stałą z jej kondensatora

Wiedząc jaki jest prąd fototranzystora w nasyceniu i znając minimalny CTR transoptora, policzysz minimalny niezbędny prąd LED'a, oczywiście trzeba zostawić trochę zapasu.

Warto pomyśleć o najzwyklejszym przekażniku z uzwojeniem na 230V AC.

AVE...

A może tak?
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm