Como posso detectar uma queda de energia com um microcontrolador?

Eu tenho a seguinte configuração de fonte de alimentação: PRINCIPAIS AC -> UPS -> FONTE DE ALIMENTAÇÃO 24V -> REGULADOR DE TENSÃO 5V -> PCB (microcontrolador). Qual é a melhor solução para detectar a falta de energia na rede elétrica com o microcontrolador? Também preciso detectar o cruzamento de zero para poder controlar a velocidade de um motor CA.

Como você também precisa do cruzamento de zero, obterá a detecção de falta de energia praticamente de graça .
O melhor é usar um acoplador óptico para detectar cruzamentos de zero. Coloque a tensão da rede elétrica através de resistores de alta resistência na entrada do acoplador óptico. O SFH6206 da Vishay possui dois LEDs em anti-paralelo, por isso funciona durante todo o ciclo da tensão da rede.

Se a tensão de entrada for alta o suficiente, o transistor de saída está ligado e o coletor está em um nível baixo. Ao redor do cruzamento de zero, no entanto, a tensão de entrada é muito baixa para ativar o transistor de saída e seu coletor será puxado alto. Então você recebe um pulso positivo a cada cruzamento de zero . A largura do pulso depende da corrente dos LEDs. Não importa se é mais do que 10% do ciclo de trabalho (1ms a 50Hz). Será simétrico em relação ao cruzamento de zero real, portanto o ponto exato está no meio do pulso.

Para detectar quedas de energia, você (re) inicia um cronômetro a cada cruzamento de zero, com um tempo limite de 2,5 semiciclos. A melhor prática é deixar o pulso gerar uma interrupção. Enquanto a energia estiver presente, o temporizador será reiniciado a cada meio ciclo e nunca atingirá o tempo limite. No entanto, com uma queda de energia, o tempo limite é excedido após um pouco mais de um ciclo, e você pode tomar as medidas apropriadas. (O valor do tempo limite é superior a 2 semiciclos, de modo que um pico em 1 cruzamento de zero causando um pulso perdido não forneça um aviso falso .)
Se você criar um cronômetro de software , não lhe custará nada, mas você também pode usar um multivibrador monoestável (MMV) recuperável, por exemplo, com um LM555 .

nota: dependendo da tensão da rede elétrica e do tipo de resistor, pode ser necessário colocar dois resistores em série para o acoplador óptico, porque a alta tensão pode causar a ruptura de um único resistor. Para 230V AC, usei três resistores 1206 em série para isso.

Q & A tempo! (dos comentários, isso é extra, caso você queira mais )

$\frac{9 998V}{20mA}$$\Omega$$P = V \times I = 9 998V \times 20mA = 199.96W$, muito mais do que o 1 / 4W classificado. Então, para lidar com a energia, precisaremos até de 800 resistores. OK, 10kV é extremo, mas o exemplo mostra que você pode usar qualquer voltagem para um LED, então 230V também é possível. É apenas uma questão de usar o suficiente e o tipo certo de resistores.

P: Como a tensão reversa afeta a vida útil dos LEDs?
R: O segundo LED anti-paralelo cuida disso, garantindo que a tensão reversa sobre o outro LED não possa se tornar maior que sua própria tensão direta. E isso é bom, porque uma tensão reversa de 325V$_P$mataria qualquer LED (provavelmente explodir), como qualquer diodo de sinal, por sinal. A melhor maneira de protegê-lo é um diodo anti-paralelo.

P: Os resistores não dissipam muito calor?
A: Bem, vamos ver. Se assumirmos 1mA através dos resistores e ignorarmos a tensão do LED, teremos$P = V \times I = 230V_{RMS} \times 1mA = 230mW$, então até um 1206 pode lidar com isso. E lembre-se, estamos usando mais de um resistor, por isso estamos seguros se pudermos trabalhar com 1mA (o SFH6206 tem uma CTR alta$-$ Relação de transferência atual).

I came across this item, an MID400 Power Line Monitor, that is designed for this purpose. The application note, https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-3007.pdf, gives a number of circuit suggestions, addressing several usage scenarios.

This has been a repeating theme with too few solutions during my upgrade of an industrial oven. Most PLCs use "AC Input" modules. In my observation, most EEs do not design with PLCs and will build an embedded device. I found a successful search phrase: control signal relay spdt slim 120v Other modifiers to include are DIN rail and Socket C.

Any kind of business with the word automation in its name will have products and literature to help with your design.

^{simulate this circuit – Schematic created using CircuitLab}

Select the relay with input coil matching your mains supply voltage. There are coils for 100-120VAC and 200-240VAC. In my example, I chose to "reverse" the relay's output so that the digital input is always tied to HI or LO and not left floating.

The above circuit represents what I employ for monitoring the sensors on the oven, which all are NO 115VAC switches. Compact designs improve density, hence learning about "terminal block relays".

There is a unique offering on the market with great density and a ribbon cable interface from a vendor called opto22 via their G4 family. No affiliation, not even a customer. Other solutions reaching this level of density appear to be proprietary designs to interface with PLC product lines.