Detekcja obecności napięcia sieci 230V AC

[MES Mariusz]

Witam.

Problem z tematu (detekcja obecności napięcia sieci 230V AC) chciałbym rozwiązać w taki sposób, aby zabierał jak najmniej miejsca na PCB, a z drugiej strony separował galwanicznie elektronikę z uP.

Najprostszym i chyba najlepszym rozwiązaniem były by miniaturowe przekaźniki z cewką na 230 V AC. Wszystko wskazuje jednak, że takich po prostu nie ma na rynku.

Ciekawym rozwiązaniem jest to które zaprezentował Logi na elektrodzie:



Jednak, odnosząc się do artykułu Zasilacz beztransformatorowy można zauważyć, że rezystor 27k powinien mieć przynajmniej 0,5W mocy, poza tym ten 22 nF wydaje się być trochę mały (zgodnie z treścią artykułu, dla 20 mA należałoby wykorzystać kondensator 470 nF). A to już niesie ze sobą spore gabaryty.

Ktoś stosuje może, i chciałby polecić inną metodę detekcji obecności / braku obecności napięcia 230 V AC na pojedynczej fazie?

[Marian B]

Może warto skorzystać ze "starego" rozwiązania, a mianowicie neonówka taka jak w śrubokrętach dla elektryków i rezystor 1÷3MΩ.
Oczywiście taki czujnik trzeba sprzęgnąć z fotorezystorem, fotodiodą, lub fototranzystorem dla uzyskania izolacji galwanicznej.
Wykonanie całości to żaden problem, bo taki czujnik można umieścić wewnątrz nie przeżroczystej rurki lub pudełka. Zalety, to praktycznie praca czujnika bez poboru prądu (µA), nic się nie grzeje, dobra izolacja galwaniczna.

[MES Mariusz]

Może warto skorzystać ze "starego" rozwiązania, a mianowicie neonówka taka jak w śrubokrętach dla elektryków i rezystor 1÷3MΩ.
Oczywiście taki czujnik trzeba sprzęgnąć z fotorezystorem, fotodiodą, lub fototranzystorem dla uzyskania izolacji galwanicznej.
Wykonanie całości to żaden problem, bo taki czujnik można umieścić wewnątrz nie przeżroczystej rurki lub pudełka. Zalety, to praktycznie praca czujnika bez poboru prądu (µA), nic się nie grzeje, dobra izolacja galwaniczna.

Trochę nietypowe i niestandardowe w wykonaniu, ale parametry elektryczne całkiem niezłe (trzeba by było wykonać praktyczne testy jak fotorezystor będzie reagował na światło neonówki), i gabarytowo też chyba mniejsze dało by się to zrobić niż 470n/630V.

Ogólnie pomysł bardzo fajny i oryginalny, wręcz autorski . Jakbym go wykorzystał w jednym z projektów do EP to pewnie by mnie Marian ukatrupił

[Statyk]

Po zmontowaniu zasilacza należy wyjątkowo starannie skontrolować poprawność montażu. Błąd może zaowocować uszkodzeniem elementów, a nawet ich wybuchem. Podczas uruchamiania i testowania układu zasilanego w opisywany sposób trzeba zachowywać wyjątkową ostrożność – dotknięcie dowolnego punktu takiego układu może skończyć się porażeniem i śmiercią. Niebezpieczeństwo dotyczy także wszelkich dołączonych przyrządów pomiarowych, np. oscyloskop, generator, itp., niezależnie od tego, czy mają one wtyczkę z obwodem ochronnym (tzw. uziemieniem), czy też nie. Dlatego zasilaczy beztransformatorowych w żadnym wypadku nie powinni wykorzystywać młodzi, niedoświadczeni hobbyści. Są to układy przeznaczone dla zaawansowanych elektroników, dobrze znających obowiązujące przepisy dotyczące bezpieczeństwa.

można zauważyć, że rezystor 27k powinien mieć przynajmniej 0,5W mocy, poza tym ten 22 nF wydaje się być trochę mały

Rezystor powinien być również przystosowany do pracy przy tak wysokim napięciu. Najlepiej jest więc połączyć kilka rezystorów szeregowo (zabezpieczy to układ przed powstaniem łuku elektrycznego w przypadku jego uszkodzenia). Pojemność kondensatora możesz przecież dobrać doświadczalnie. Szczerze mówiąc - wolałbym zastosować transoptor CNY17 i wstecznie równoległą diodę zenera zamiast tego rezystora. Rezystor pójdzie wtedy szeregowo z led-em transoptora - jako stabilizacja prądu diody.
Możesz również wykonać maleńki transformatorek separujący którego pierwotne uzwojenie będzie włączone szeregowo z zasilanym obwodem sieciowym urządzenia, zaś wtórne - dostarczy impulsów do prostego detektora. Przy okazji masz filtr sieciowy (uzupełniając pojemnościami). Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest możliwość kontroli prądu pobieranego z sieci przez zasilany układ (drogą pomiaru amplitudy napięcia na uzwojeniu wtórnym). W praktyce możesz przyjąć że uzwojenie pierwotne to kilka zwojów grubego drutu, wtórne - kilkadziesiąt zwojów cienkiego. Nie podajesz parametrów obciążenia, więc można w tej materii jedynie "gdybać".

[MES Mariusz]

Szczerze mówiąc - wolałbym zastosować transoptor CNY17 i wstecznie równoległą diodę zenera zamiast tego rezystora.

Robiłem sobie symulacje układu z wykorzystaniem jednej i dwóch połówek. Tak to mniej więcej wygląda:









Pytanie, jak to będzie wyglądać po drugiej stronie transoptora. Przy schemacie:



na wyjściu mamy to, co na czerwono:




Przy zastosowaniu układu jedno połówkowego jest gorzej:



Ale dodanie jednego rezystorka jak na poniższym schemacie zmienia sytuację:





Napięcie na wyjściu oscyluje pomiędzy 0,3 ... 0,5 V, więc w każdej chwili odczytu uP powinien prawidłowo odczytać stan niski, więc w stosowanie Gretza, ani dwukierunkowego transoptora rzeczywiście nie ma konieczności się bawić. Ponadto przy zastosowaniu prostowania jednopołówkowego rezystor ograniczający prąd diody będzie grzał się połowę mniej.

[Statyk]

Myślałem o czymś takim:

Rezystor 100Ω zabezpiecza złącze transoptora przed uszkodzeniem w wyniku bezpośredniego zwierania naładowanego kondensatora (mało prawdopodobne, jednak zawsze istnieje pewne ryzyko). Z diody 1N4148 można zrezygnować. Postawiłem ją z myślą o poprawie czasu reakcji układu. Dioda zenera pracuje dwukierunkowo. Jeden półokres to stabilizacja napięcia +12V, drugi to zabezpieczenie LED przed napięciem wstecznym i zarazem przeładowanie kondensatora sieciowego.

[MES Mariusz]

Ja w międzyczasie przeprowadziłem jeszcze kilka teoretycznych symulacji dla układu bez kondensatora na wejściu. No ale niestety tracenie mocy 3,4 W (nawet tylko przez połówkę sinusoidy) na rezystorze nie jest zachęcające.

Bez kondensatora. Wbrew pozorom jest problem. Nawet jeśli w szeregu zastosuję transoptor (spadek 1,2 V) i zwykłą diodę diodę LED (spadek 2,5 V) to obliczenia mocy są bezwzględne: 230 V - 1,2 V - 2,5 V = 226,3 V. Prąd według symulacji PSPICE dla poniższego schematu to ok. 15 mA. 226,3 V x 0,015 A = 3,4 W mocy. Nawet jeśli mamy do czynienia z jedną połówką (rezystor grzeje się przez połowę czasu) to mamy pełne 1,7 W.



Pobór prądu ze źródła:



Napięcia w głównych punktach:



Zielony: napięcie na diodzie transoptora
Czerwony: napięcie na wyjściu transoptora
Niebieski: napięcie na wyjściu inwertera.

Wszystko jest cudnie, ale strata mocy 1,7 W jest spora, i jeśli dobrze myślę, wymaga zastosowania rezystora przynajmniej 2 W.

Więc problemu zastosowania gabarytowo dużej pojemności na wejściu (mimo sugestii mklos1 na elektrodzie) raczej nie uniknę.

[MES Mariusz]

Myślałem o czymś takim:
Obrazek

W symulacji nie wygląda to nazbyt ciekawie (napięcie na diodzie poniżej).