Jak mogę wykryć zanik zasilania za pomocą mikrokontrolera?

Mam następującą konfigurację zasilacza: ZASILACZE AC -> UPS -> ZASILANIE 24 V -> REGULATOR NAPIĘCIA 5 V -> PCB (mikrokontroler). Jakie jest najlepsze rozwiązanie do wykrywania awarii zasilania w sieci za pomocą mikrokontrolera? Muszę również wykryć przejście przez zero, aby móc kontrolować prędkość silnika prądu przemiennego.

microcontroller power-supply ac zero-crossing

— m.Alin
źródło

Czy potrzebujesz odpowiedniej izolacji między siecią a mikrokontrolerem, czy może uda ci się uciec od czegoś prostszego?

Tak, musi być izolowany. Podanie zasilania do pinu mikrokontrolera przez duży rezystor nie jest rozwiązaniem dla tego projektu.

— m.Alin

Dlaczego komentarz m.Alin jest oceniany dwukrotnie? On tylko podaje więcej informacji. Czy też upvoters uważają, że od 230 V do pinów mikrokontrolera nigdy nie jest zrobione i czy uważają, że to dobry żart?

— stevenvh

Niech mikrokontroler będzie obserwował swoją moc, a kiedy moc zniknie, niech wyśle --- Och, racja, nieważne.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop: to przysłowiowy menedżer produktu proszący o diodę LED, która musi się świecić, aby ostrzegać, gdy bateria jest słaba.

— kamyki

Odpowiedzi:

Ponieważ potrzebujesz również przejścia przez zero, wykrywanie przerwy w dostawie prądu jest praktycznie bezpłatne .
Najlepiej jest użyć transoptora do wykrywania przejść przez zero. Podłączyć napięcie sieciowe przez rezystory o wysokiej rezystancji do wejścia transoptora. SFH6206 firmy Vishay ma dwie diody LED w układzie przeciwrównoległym, więc działa przez cały cykl napięcia sieciowego.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Jeśli napięcie wejściowe jest wystarczająco wysokie, tranzystor wyjściowy jest włączony, a kolektor jest na niskim poziomie. Jednak wokół przejścia przez zero napięcie wejściowe jest zbyt niskie, aby uaktywnić tranzystor wyjściowy, a jego kolektor zostanie podniesiony wysoko. Otrzymujesz więc dodatni puls przy każdym przejściu przez zero . Szerokość impulsu zależy od prądu diod LED. Nieważne, czy cykl pracy przekracza 10% (1 ms przy 50 Hz). Będzie on symetryczny względem rzeczywistego przejścia przez zero, więc dokładny punkt znajduje się w środku impulsu.

Aby wykryć przerwy w dostawie prądu , należy ponownie uruchomić stoper na każdym przejściu przez zero, z limitem czasu wynoszącym 2,5 połowy cyklu. Najlepszą praktyką jest, aby impuls generował przerwanie. Dopóki obecne jest zasilanie, timer będzie restartowany co pół cyklu i nigdy nie przekroczy limitu czasu. Jednak po zaniku zasilania upłynie limit czasu nieco dłuższy niż cykl i możesz podjąć odpowiednie działania. (Wartość limitu czasu jest dłuższa niż 2 pół cykli, więc skok na 1 przejściu przez zero powodujący pominięcie impulsu nie da fałszywego ostrzeżenia .)
Jeśli utworzysz programowy licznik czasu , nic Cię to nie kosztuje, ale ty może również korzystać z multiwibratora monostabilnego (MMV), na przykład z LM555 .

Uwaga: w zależności od napięcia sieciowego i typu rezystora może być konieczne umieszczenie dwóch rezystorów szeregowych dla transoptora, ponieważ wysokie napięcie może spowodować uszkodzenie jednego rezystora. Dla 230 V AC zastosowałem do tego trzy rezystory 1206 połączone szeregowo.

Czas na pytania i odpowiedzi! (od komentarzy, jest to dodatkowe, na wypadek, gdybyś chciał więcej )

P: A wejściowe diody LED transoptora będą działać przy 230 V? W arkuszu danych podano, że napięcie przewodzenia wynosi 1,65 V.
Odp .: Podobnie jak w przypadku zwykłej diody napięcie na diodzie LED jest mniej więcej stałe, bez względu na napięcie zasilania. Obowiązkowe rezystory szeregowe przyjmą różnicę napięcia między zasilaniem a napięciem LED. Odpowiedzi na to pytanie wyjaśniają, jak obliczyć wartość rezystora. Skrajny przykład: zasilacz 10 000 V dla diody LED 2 V. Napięcie nad rezystorem: 10 000 V - 2 V = 9 998 V. Chcesz 20mA? Zatem rezystorem jest = 499,9k $\frac{9 998V}{20mA}$ $\Omega$ . To 500k, to nawet rozsądne. Jednak nie można tutaj użyć zwykłego rezystora. Dlaczego nie? Po pierwsze, wspólny rezystor PTH 1 / 4W ma moc 250 V i na pewno ulegnie awarii przy 10 000 V, więc będziesz musiał użyć 40 rezystorów szeregowo, aby rozdzielić wysokie napięcie. Po drugie, i gorzej, moc, którą rezystor musiałby rozproszyć, to , czyli znacznie więcej niż znamionowa . Aby poradzić sobie z mocą, potrzebujemy nawet 800 rezystorów. OK, 10kV jest ekstremalne, ale przykład pokazuje, że możesz użyć dowolnego napięcia dla LED, więc 230V jest również możliwe. To tylko kwestia użycia wystarczającej liczby i odpowiedniego rodzaju rezystorów. $P = V \times I = 9 998V \times 20mA = 199.96W$

P: W jaki sposób napięcie zwrotne wpływa na żywotność diod LED?
Odp .: Druga, nierównoległa dioda LED dba o to, zapewniając, że napięcie wsteczne na drugiej diodzie LED nie może przekroczyć własnego napięcia przewodzenia. I to dobrze, ponieważ napięcie wsteczne 325 _P każdą diodę LED (najprawdopodobniej eksploduje), tak jak jak każda dioda sygnałowa. Najlepszym sposobem na jego ochronę jest dioda antyrównoległa. $_P$

P: Czy rezystory nie rozpraszają dużo ciepła?
Odp .: Cóż, zobaczmy. Jeśli przyjmiemy 1mA przez rezystory i zignorujemy napięcie LED, mamy , więc nawet 1206 może to obsłużyć. I pamiętaj, że używamy więcej niż 1 rezystor, więc jesteśmy bezpieczni, jeśli możemy pracować z 1mA (SFH6206 ma wysoki CTR współczynnik transferu prądu). $P = V \times I = 230V_{RMS} \times 1mA = 230mW$ $-$

— stevenvh
źródło

@stevenvh W jaki sposób napięcie wsteczne wpływa na żywotność diod LED? A może 2 diody LED w układzie równoległym łagodzą ten problem?

— Majenko,

Potrzebujesz prawa Ohma. - patrz: electronics.stackexchange.com/questions/14852/...

V = \frac{I}{R}

$V=\frac{I}{R}$

— Majenko

W swojej odpowiedzi zamieściłem pytania i odpowiedzi w pytaniach i odpowiedziach.

— stevenvh

@stevenvh, ta odpowiedź jest zbyt szczegółowa i obejmuje zbyt wiele przykładów, zmęczyłem się i po prostu głosowałem zamiast czytać. Chcę, żebyś zaczął umieszczać streszczenie na górze, które mówi mi, czego mam zamiar nie przeczytać. :)

— Kortuk

@Kortuk - Myślałem, że tytuł Pytania i odpowiedzi wyjaśnił, że były to dodatkowe informacje „dla zainteresowanego czytelnika” :-). Podświetlę każde pytanie, abyś mógł pominąć te, które Cię nie interesują.

— stevenvh

Natknąłem się na ten przedmiot, monitor linii zasilania MID400, który jest przeznaczony do tego celu. Nota aplikacyjna, https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-3007.pdf , zawiera szereg sugestii dotyczących obwodów, odnoszących się do kilku scenariuszy użytkowania.

— AnalogGuy
źródło

To był powtarzający się temat ze zbyt małą liczbą rozwiązań podczas mojej aktualizacji piekarnika przemysłowego. Większość sterowników PLC wykorzystuje moduły „AC Input”. Z moich obserwacji wynika, że większość EE nie projektuje za pomocą sterowników PLC i zbuduje urządzenie wbudowane. Znalazłem udaną frazę wyszukiwania: control signal relay spdt slim 120vInne modyfikatory do włączenia to DIN raili Socket C.

Każda firma ze słowem automationw nazwie będzie miała produkty i literaturę, które pomogą w twoim projekcie.

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Wybierz przekaźnik z cewką wejściową dopasowaną do napięcia sieciowego. Istnieją cewki dla 100-120 VAC i 200-240 VAC. W moim przykładzie wybrałem „odwrócenie” wyjścia przekaźnika, tak aby wejście cyfrowe było zawsze powiązane z HI lub LO i nie pozostawało swobodne.

Powyższy obwód reprezentuje to, co NOstosuję do monitorowania czujników w piekarniku, które wszystkie są przełącznikami 115VAC. Kompaktowe konstrukcje poprawiają gęstość, dzięki czemu poznajemy „przekaźniki blokowe”.

Na rynku dostępna jest wyjątkowa oferta o dużej gęstości i interfejsie kabla taśmowego od dostawcy o nazwie opto22 za pośrednictwem ich rodziny G4. Brak przynależności, nawet klienta. Inne rozwiązania osiągające ten poziom gęstości wydają się być projektami zastrzeżonymi do współpracy z liniami produktów PLC.

— Chris K.
źródło