Detectar 220 VCA com um Raspberry Pi

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Quero criar um dispositivo simples para verificar se a luz está acesa ou apagada. Encontrei alguns esquemas, mas preciso ter certeza de que é seguro.

insira a descrição da imagem aqui Fonte: Como detectar tensão de 220 VCA usando um opto-isolador

Meu problema é que eu não entendo isso muito bem. Descobri que o PS2501 tem uma chance de trabalhar até 80V, então como posso conectá-lo com segurança a 220 VCA? Quais resistores limitam a tensão aqui? Por que precisamos adicionar um capacitor e diodo (D1, C1)?

Sou iniciante neste campo, portanto, seja paciente.

M4xell
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Pisar com cuidado! A tensão da rede pode ser letal, especialmente se você não sabe exatamente o que está fazendo. É possível detectar a luz usando um sensor de baixa tensão (fototransistor, por exemplo) em vez da fiação na rede elétrica?
BB ON
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O circuito parece mais com o objetivo de detectar 230 VCA do que com a luz acesa. Eu não acho que você colocaria isso em série com a sua luz. Então, como você imagina que funcionaria no seu caso? Independentemente disso, você pode considerar uma abordagem de transformador de corrente mais segura de aplicar. Ou examine um divisor de linha para obter idéias adicionais.
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O que você quer dizer com "acionado"? Se houver algum sinal controlando o interruptor da luz, você não pode apenas verificar a condição ATIVAR (E) NÃO DETECTAR?
BB ON
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@BBON Acho que isso significa simplesmente que o interruptor da parede foi colocado na posição "on" (ligado), e a OP diz que o transformador de corrente sugerido por jonk no comentário anterior não funcionará se a lâmpada estiver queimada.
Maple
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Não se esqueça de que, se você usar um acoplador óptico, precisará garantir que não haja nada condutor entre os pinos. O painel de tiras (veroboard) ou outras placas proto-rotativas derrotam o isolamento, a menos que sejam fisicamente modificadas.
Adam Eberbach

Respostas:

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Se a segurança é uma preocupação primordial, em vez de construir esse circuito, considere comprar um módulo de entrada CA padrão por cerca de US $ 10 a US $ 15. Eles têm certificação de segurança UL, CSA, CE e TÜV (ainda é possível dar errado e criar uma situação perigosa, especialmente se a fiação for desleixada, mas menos provável).

É melhor que alguém com conhecimento o examine antes de ligá-lo em qualquer caso.

enter image description here

O circuito dentro da caixa é um pouco semelhante ao que você mostra, no entanto, ele responde muito mais rápido.


Com relação ao circuito que você mostra, o PS2501 possui uma tensão de isolamento de curto prazo de 5000V RMS. Isso é adequado para suportar com segurança a rede elétrica de 240VCA e a maioria dos transientes que possam aparecer nela.

Por segurança, você precisa manter a distância de fluência (vazamento de superfície) entre os cabos de entrada e saída (opto) em pelo menos 8 mm e garantir que ele nunca possa se molhar ou contaminar com materiais condutores.

O circuito no lado de baixa tensão deve ser aterrado e fusíveis ou outros limitadores de corrente usados, para que uma falha do opto não possa causar uma condição perigosa. R1 e R4 podem ou não ser aceitáveis, dependendo do tipo. Eles certamente podem queimar sob algumas condições.

Sem uma conexão de aterramento no lado isolado, você depende de alguns mils de plástico dentro que optam por segurança.

Quanto às suas outras perguntas, a classificação de 90V é apenas a operação do transistor de saída, ela vê apenas 5V e a entrada de 240V é reduzida para 1,2V que o LED precisa através dos componentes à esquerda do isolador.

Todas as últimas partes são eletricamente "quentes" (incluindo esse lado do opto) e precisam ser bem protegidas contra contato acidental.

O capacitor C1 DEVE ser do tipo X2, que é uma certificação de segurança para uso em redes cruzadas. R1 e R2 devem ser capazes de suportar tensão e transientes da rede elétrica. A série Vishay VR25, 35 etc. está classificada adequadamente.

C1 é o que realmente faz o trabalho de reduzir o 240VAC para 1.2V. A maior parte da tensão da rede aparece através dela. Nos semi-ciclos positivos, a corrente flui através do LED no acoplador óptico, nos semi-ciclos negativos, a corrente flui através do 1N4007. Os resistores existem principalmente para limitar a corrente se energizados quando a tensão não é zero.

Spehro Pefhany
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O CE não é uma certificação, mas uma carta de conformidade .
Janka
"C1 é o que realmente faz o trabalho de baixar os 240VAC para 1,2V" Como a tampa pode fazer isso? Como você calculou que é 1,2?
M4xell
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A tampa tem impedância para uma onda senoidal de 1 / (2πfC), diminuindo a tensão e passando a corrente como um resistor, mas sem aquecimento significativo. O 1.2 é apenas a queda direta aproximada de um LED infravermelho. Você encontrará um número próximo a esse na folha de dados do acoplador óptico.
Spehro Pefhany
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@Janka Sim, isso é verdade e outra linguagem semelhante se aplica a alguns dos outros padrões - a UL é uma "lista", IIRC. Acabei de copiar o idioma da folha de dados, impreciso.
Spehro Pefhany
@SpehroPefhany, você pode me explicar um pouco mais como calculou isso? Você me deu uma fórmula, mas olhe 1/2 (como eu entendo isso é PI ~ 3,14) * 3,14 * 50Hz * 0,0000001 (100nF), é em torno de 31847,133. O que devo fazer com esse valor para reativar 1,2 V?
M4xell
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A solução mais barata e mais simples é comprar um pequeno carregador USB alimentado por corrente e conectar o cabo USB +5 e as linhas de terra para detectar quando o carregador é alimentado por CA.

R .. GitHub PARE DE AJUDAR O GELO
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Se o OP estiver no Reino Unido, isso não vai funcionar. Um circuito de iluminação não pode ter um soquete normal ao qual você possa conectar um carregador USB. (Você pode ter uma tomada de round-pin 5A em um circuito de iluminação - mas você não vai ser capaz de encontrar um carregador USB que se encaixa um desses.)
Martin Bonner suporta Monica
Sim, mas você tem certeza de que essa solução é suficiente para economizar no teto sob a placa de gesso? Que tal aquecimento? Possibilidade de queimado? Eu li muito sobre o carregador USB barato e incêndio em casa causado por este dispositivo.
M4xell
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Independentemente da segurança, duvido que ele passe o código para colocá-lo na parede / teto. Eu o conectava ao dispositivo e ligava a rede elétrica CA com fiação compatível com o código.
R .. GitHub Pare de ajudar o gelo
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Eu sugiro fortemente reconsiderar o uso do seu circuito em favor da detecção sem conexão direta à tensão da rede elétrica. Alguns exemplos são:

  • Fotodiodo para detectar luz
  • Transformador de corrente baseado em bobina para detectar corrente
  • Transformador de corrente com sensor de efeito Hall para detectar corrente

Todas as opções acima têm o benefício de não serem acionadas se a lâmpada estiver queimada (se é isso que você deseja).

  • Circuito do sensor de tensão sem contato (NCV) para detectar tensão CA

Este último pode disparar quando o interruptor é LIGADO, mesmo que a lâmpada esteja queimada.

Não apenas as opções acima são muito mais seguras, seus circuitos geralmente são mais simples que a monstruosidade em sua pergunta.

Bordo
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Você pode me dar um exemplo sobre "Circuito do sensor de tensão sem contato (NCV) para detectar a tensão CA"?
M4xell
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Claro, aqui está um . Aqui está outro . Pesquise no Google por "circuito de detecção de tensão CA" e você encontrará centenas mais.
bordo
Obrigado pelo exemplo, você sabe alguma coisa sobre o ruído com esta solução, como vai funcionar se eu tiver 2 fios, 1 com fase constante e outro que é controlado por relé (luz acesa / apagada). Como posso medir se tenho fase no cabo correto? Será que funcionará se esses dois cabos estiverem próximos um do outro?
M4xell
É claro que sensores como esses têm uma certa distância operacional. Se você puder colocar dois fios longe o suficiente um do outro, poderá encontrar uma posição em que o sensor detecte apenas o fio quente mais próximo. Observe que você não precisa colocá-lo próximo ao soquete. Você pode colocar o sensor em qualquer lugar ao longo do fio quente, longe de outros fios.
bordo
Venha para pensar sobre isso, quanto pior o desempenho do seu circuito, melhor. Normalmente eles podem detectar a tensão CA em cerca de 5 cm. Se você reduzir a sensibilidade para cerca de 5 mm, poderá detectar facilmente apenas o fio necessário.
bordo
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Esse circuito detecta corrente CA da sua parede; não detecta diretamente a luz. Poderia funcionar se você conectá-lo às mesmas conexões que a sua luz, mas não é realmente uma ótima solução (ou segura).

Para responder suas perguntas:

Eu descobri que o PS2501 tem possibilidade de trabalhar até 80V, então como pode ser trabalho se quisermos conectá-lo a 220 VCA?

Dê uma olhada na folha de dados. A classificação de 80V é para a tensão coletor-emissor do transistor; isso é aplicável apenas ao lado direito do seu circuito, que é exposto apenas a 5VDC.

Por que precisamos adicionar um capacitor e diodo (D1, C1)?

D1 prende os nós na frente e atrás de R3 e o acoplador óptico quando esse lado tem uma tensão positiva. Isso é para garantir que o diodo no acoplador óptico não quebre, pois ele suporta apenas 6V em sentido inverso. Fixação é uma maneira comum de proteger os circuitos contra voltagens indesejadas.

O capacitor em série com o resistor foi adicionado para suavizar a forma de onda da tensão CA para evitar falsos positivos.

Darius
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Acredito que C1 é o que realmente alimenta o poder do acoplador óptico.
bordo