¿Cómo puedo detectar un corte de energía con un microcontrolador?

Tengo la siguiente configuración de fuente de alimentación: AC PRINCIPAL -> UPS -> SUMINISTRO DE ENERGÍA DE 24 V -> REGULADOR DE VOLTAJE DE 5 V -> PCB (microcontrolador). ¿Cuál es la mejor solución para detectar el corte de energía en la red eléctrica con el microcontrolador? También necesito detectar el cruce por cero para poder controlar la velocidad de un motor de CA.

microcontroller power-supply ac zero-crossing

— m.Alin
fuente

¿Necesita un aislamiento adecuado entre la red eléctrica y el microcontrolador, o puede salirse con la suya con algo más simple?

Necesita estar aislado, sí. La alimentación de la red eléctrica a un pin del microcontrolador a través de una resistencia grande no es una solución para este proyecto ..

— m.Alin

¿Por qué el comentario de m.Alin es votado dos veces? Solo está dando más información. ¿O piensan los que votan a favor que los 230V hasta el pin de un microcontrolador nunca se hacen, y creen que es una buena broma?

— stevenvh

Haga que el microcontrolador vigile su propio poder, y cuando el poder se vaya haga que envíe --- Oh, claro, no importa.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop: ese es el proverbial gerente de producto que pide un LED que debe avisar cuando la batería está baja.

— guijarros

Respuestas:

Como también necesita el cruce por cero , obtendrá la detección de corte de energía prácticamente de forma gratuita .
Lo mejor es usar un optoacoplador para detectar cruces por cero. Conecte la tensión de red a través de resistencias de alta resistencia a la entrada del optoacoplador. El SFH6206 de Vishay tiene dos LED en antiparalelo, por lo que funciona durante todo el ciclo de la tensión de red.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si el voltaje de entrada es lo suficientemente alto, el transistor de salida está encendido y el colector está en un nivel bajo. Sin embargo, alrededor del cruce por cero, el voltaje de entrada es demasiado bajo para activar el transistor de salida y su colector se elevará. Entonces obtienes un pulso positivo en cada cruce por cero . El ancho del pulso depende de la corriente de los LED. No importa si es más del 10% del ciclo de trabajo (1 ms a 50 Hz). Será simétrico sobre el cruce por cero real, por lo que el punto exacto está en el medio del pulso.

Para detectar cortes de energía, usted (re) inicia un temporizador en cada cruce por cero, con un tiempo de espera de 2.5 medios ciclos. La mejor práctica es dejar que el pulso genere una interrupción. Mientras la energía esté presente, el temporizador se reiniciará cada medio ciclo y nunca se agotará el tiempo. Sin embargo, cuando se produce un corte de energía, se agota el tiempo de espera después de un poco más de un ciclo, y puede tomar las medidas adecuadas. (El valor del tiempo de espera es superior a 2 medios ciclos, por lo que un pico en 1 cruce por cero que causa un pulso perdido no le dará una advertencia falsa ).
Si crea un temporizador de software , no le costará nada, pero También puede usar un multivibrador monoestable reactivable (MMV), por ejemplo con un LM555 .

nota: dependiendo de la tensión de red y el tipo de resistencia, es posible que deba colocar dos resistencias en serie para el optoacoplador, ya que la alta tensión puede provocar la ruptura de una sola resistencia. Para 230V AC he usado tres resistencias 1206 en serie para esto.

Q & A time! (De los comentarios, esto es adicional, en caso de que quiera más )

$\frac{9 998V}{20mA}$ $\Omega$ $P = V \times I = 9 998V \times 20mA = 199.96W$ , mucho más que el 1 / 4W clasificado. Entonces, para hacer frente a la potencia, incluso necesitaremos 800 resistencias. OK, 10kV es extremo, pero el ejemplo muestra que puede usar cualquier voltaje para un LED, por lo que también es posible 230V. Es solo cuestión de usar resistencias suficientes y correctas.

$_P$

$P = V \times I = 230V_{RMS} \times 1mA = 230mW$ $-$

— stevenvh
fuente

@stevenvh ¿Cómo afecta el voltaje inverso a la vida útil de los LED? ¿O los 2 LED en antiparalelo mitigan ese problema?

— Majenko

V = \frac{I}{R}

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

He integrado las preguntas aquí y las respuestas en un Q&A en mi respuesta.

— stevenvh

@stevenvh, esta respuesta es demasiado detallada y cubre muchos ejemplos, me cansé y simplemente voté en lugar de leer. Necesito que empieces a poner un resumen ejecutivo en la parte superior diciéndome lo que estoy a punto de no leer. :)

— Kortuk

@Kortuk: pensé que el título Preguntas y respuestas dejaba en claro que se trataba de información adicional "para el lector interesado" :-). Destacaré cada pregunta para que pueda omitir las que no le interesan.

— stevenvh

Encontré este artículo, un monitor de línea de alimentación MID400, diseñado para este propósito. La nota de aplicación, https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-3007.pdf , ofrece una serie de sugerencias de circuitos, abordando varios escenarios de uso.

— AnalogGuy
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Este ha sido un tema recurrente con muy pocas soluciones durante mi actualización de un horno industrial. La mayoría de los PLC utilizan módulos de "Entrada de CA". En mi observación, la mayoría de los EE no se diseñan con PLC y construirán un dispositivo integrado. Encontré una frase de búsqueda exitosa: control signal relay spdt slim 120vOtros modificadores para incluir son DIN raily Socket C.

Cualquier tipo de negocio con la palabra automationen su nombre tendrá productos y literatura para ayudarlo con su diseño.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Seleccione el relé con la bobina de entrada que coincida con el voltaje de la fuente de alimentación. Hay bobinas para 100-120VAC y 200-240VAC. En mi ejemplo, elegí "invertir" la salida del relé para que la entrada digital esté siempre vinculada a HI o LO y no se deje flotando.

El circuito anterior representa lo que uso para monitorear los sensores en el horno, que son NOinterruptores de 115VCA. Los diseños compactos mejoran la densidad, por lo tanto, aprenden sobre los "relés de bloque de terminales".

Hay una oferta única en el mercado con gran densidad y una interfaz de cable plano de un proveedor llamado opto22 a través de su familia G4. Sin afiliación, ni siquiera un cliente. Otras soluciones que alcanzan este nivel de densidad parecen ser diseños patentados para interactuar con las líneas de productos PLC.

— Chris K
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