Detecta 220 VCA con una Raspberry Pi

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Quiero construir un dispositivo simple para verificar si la luz está encendida o apagada. Encontré algunos esquemas pero necesito asegurarme de que sea seguro.

Fuente: Cómo detectar un voltaje de 220 VCA usando un optoaislador

Mi problema es que no entiendo esto muy bien. Descubrí que la PS2501 tiene la posibilidad de funcionar hasta 80 V, entonces, ¿cómo puedo conectarla de manera segura a 220 VCA? ¿Qué resistencias hacen un límite para el voltaje aquí? ¿Por qué necesitamos agregar un condensador y un diodo (D1, C1)?

Soy un principiante en este campo, así que por favor sea paciente.

raspberry-pi opto-isolator

— M4xell
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¡Ve con cuidado! Los voltajes de la red eléctrica pueden ser letales, especialmente si no sabe exactamente lo que está haciendo. ¿Es posible que detecte la luz utilizando un sensor de bajo voltaje (por ejemplo, fototransistor) en lugar de conectarlo a la red eléctrica?

— BB el

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El circuito se parece más a la intención de detectar 230 VCA que a detectar que hay una luz encendida. No creo que lo pongas en serie con tu luz. Entonces, ¿cómo imaginas que funcionaría en tu caso? De todos modos, puede considerar un enfoque de transformador de corriente que sea más seguro de aplicar. O examine un divisor de línea para obtener ideas adicionales.

— jonk

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¿Qué quieres decir con 'activado'? Si hay alguna señal que controla el interruptor de la luz, ¿no puede simplemente verificar la condición ENABLE (AND) NOT DETECT?

— BB el

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@BBON Creo que esto simplemente significa que el interruptor de la luz en una pared se ha puesto en "encendido", y OP dice que el transformador de corriente sugerido por jonk en el comentario anterior no funcionará si la bombilla se apaga

— Maple

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No olvide que si usa un optoacoplador, debe asegurarse de que no haya nada conductor entre los pines. Stripboard (veroboard) u otros protoboards derrotan el aislamiento a menos que se modifique físicamente

— Adam Eberbach

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Si la seguridad es una preocupación principal, en lugar de construir ese circuito, podría considerar comprar un módulo de entrada de CA estándar por alrededor de $ 10- $ 15. Tienen certificación de seguridad UL, CSA, CE y TÜV (aún es posible salir mal y crear una situación peligrosa, especialmente si el cableado es descuidado, pero menos probable).

Lo mejor es que alguien con conocimiento lo revise antes de encenderlo en cualquier caso.

El circuito dentro de la carcasa es algo similar al que muestra, sin embargo, responderá mucho más rápido.

Con respecto al circuito que muestra, la PS2501 tiene una clasificación de voltaje de aislamiento a corto plazo de 5000V RMS. Eso es adecuado para resistir de manera segura las tuberías principales de 240 VCA y la mayoría de los transitorios que puedan aparecer en él.

Por seguridad, debe mantener la distancia de fuga (fuga superficial) entre los cables de entrada y salida (del opto) de al menos 8 mm y asegurarse de que nunca se pueda mojar o contaminar con materiales conductores.

El circuito en el lado de bajo voltaje debe estar conectado a tierra y deben usarse fusibles u otra limitación de corriente para que una falla del opto no pueda causar una condición peligrosa. R1 y R4 pueden o no ser aceptables dependiendo del tipo. Ciertamente pueden quemarse bajo ciertas condiciones.

Sin una conexión a tierra en el lado aislado, dependerá de unos pocos milésimas de plástico dentro de ese opto por seguridad.

En cuanto a sus otras preguntas, la clasificación de 90 V es solo la operación del transistor de salida, solo ve 5 V y la entrada de 240 V se reduce a los 1.2 V que el LED necesita a través de los componentes a la izquierda del aislador.

Todas las últimas partes están eléctricamente "calientes" (incluido ese lado del opto) y deben estar bien protegidas contra el contacto accidental.

El condensador C1 DEBE ser del tipo X2, que es una certificación de seguridad para uso en redes cruzadas. R1 y R2 deben ser capaces de soportar tensiones de red y transitorios. La serie Vishay VR25, 35 etc. tiene la clasificación adecuada.

C1 es lo que realmente hace el trabajo de bajar 240VAC a 1.2V. La mayor parte de la tensión de red aparece a través de él. En semiciclos positivos, la corriente fluye a través del LED en el optoacoplador, en semiciclos negativos, la corriente fluye a través del 1N4007. Las resistencias están allí principalmente para limitar la corriente si se enciende cuando el voltaje no es cero.

— Spehro Pefhany
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CE no es una certificación, sino una carta de conformidad .

— Janka

"C1 es lo que realmente hace el trabajo de bajar el 240VAC a 1.2V" ¿Cómo puede hacer esto la tapa? ¿Cómo calculó que es 1.2?

— M4xell

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La tapa tiene una impedancia a una onda sinusoidal de 1 / (

2 π f C

$2\pi fC$ ) por lo que baja el voltaje y pasa la corriente como una resistencia pero sin un calentamiento significativo. El 1.2 es solo la caída aproximada de un LED infrarrojo. Encontrará un número cercano en la hoja de datos del optoacoplador.

— Spehro Pefhany

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@ Janka Sí, eso es cierto y otro lenguaje similar se aplica a algunos de los otros estándares: UL es una "lista", IIRC. Acabo de copiar el lenguaje de la hoja de datos, que es impreciso.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany, ¿puedes explicarme un poco más cómo calculó esto? Me diste un poco de fórmula, pero mira 1/2 (según tengo entendido, esto es PI ~ 3,14) * 3,14 * 50Hz * 0,0000001 (100nF), es alrededor de 31847,133. ¿Qué debo hacer con este valor para reactivar 1,2 V?

— M4xell

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La solución más barata y más simple es comprar un pequeño cargador USB con alimentación de red y conectar el USB +5 y las líneas a tierra para detectar cuándo el cargador está alimentado por corriente alterna.

— R .. GitHub DEJA DE AYUDAR AL HIELO
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Si el OP está en el Reino Unido, eso no va a funcionar. Un circuito de iluminación no puede tener un enchufe normal al que pueda conectar un cargador USB. (Puede tener una toma de corriente de 5 A en un circuito de iluminación, pero no podrá encontrar un cargador USB que se ajuste a uno de esos)

— Martin Bonner apoya a Monica el

Sí, pero ¿estás seguro de que tal solución es suficiente, salvo para colocarla en el techo debajo de la placa de yeso? ¿Qué hay de la calefacción? Posibilidad de quemarse? Leí mucho sobre el cargador USB barato y el fuego en el hogar causado por este dispositivo.

— M4xell

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Independientemente de la seguridad, dudo que pase el código para colocarlo en la pared / techo. Lo conectaría al dispositivo y le conectaría la corriente alterna con un cableado que cumpla con el código.

— R .. GitHub DEJA DE AYUDAR AL HIELO

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Le sugiero que reconsidere el uso de su circuito a favor de la detección sin conexión directa a la tensión de red. Algunos ejemplos son:

Fotodiodo para detectar luz
Transformador de corriente basado en bobina para detectar corriente
Transformador de corriente con sensor de efecto Hall para detectar corriente

Todo lo anterior tiene el beneficio de que no se disparan si su bombilla se quema (si eso es lo que desea).

Circuito del sensor de voltaje sin contacto (NCV) para detectar voltaje de CA

Este último puede activarse cuando el interruptor se ENCIENDE incluso si la bombilla está quemada.

No solo las opciones anteriores son mucho más seguras, sus circuitos son generalmente más simples que la monstruosidad en su pregunta.

— Arce
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¿Me puede dar algún ejemplo sobre "Circuito del sensor de voltaje sin contacto (NCV) para detectar voltaje de CA"?

— M4xell

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Claro, aquí hay uno . Aquí hay otro . Google para "circuito de detección de voltaje de CA" y encontrará cientos más.

— Arce

Gracias por el ejemplo, ¿sabe algo sobre el ruido con esta solución, cómo funcionará si tengo 2 cables, 1 con fase constante y otro que es controlado por relé (luz encendida / apagada). ¿Cómo puedo medir que tengo fase en el cable correcto? ¿Funcionará si estos dos cables estarán cerca uno del otro?

— M4xell

Por supuesto, sensores como estos tienen cierta distancia de funcionamiento. Si puede colocar dos cables lo suficientemente lejos el uno del otro, entonces puede encontrar una posición donde el sensor detecte solo el cable caliente más cercano. Tenga en cuenta que no tiene que colocar esto al lado de la toma de luz. Puede colocar el sensor en cualquier lugar a lo largo del cable caliente, donde esté lejos de otros cables.

— Maple

Ahora que lo pienso, cuanto peor sea el rendimiento de su circuito, mejor. Normalmente pueden detectar voltaje de CA a unos 5 cm. Si reduce la sensibilidad a unos 5 mm, puede detectar fácilmente solo el cable que necesita.

— Maple

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Ese circuito detecta la corriente alterna de su pared; No detecta directamente la luz. Podría funcionar si lo conecta a las mismas conexiones que su luz, pero en realidad no es una solución excelente (o segura).

Para responder tu pregunta:

Descubrí que PS2501 tiene la posibilidad de trabajar hasta 80V, entonces, ¿cómo puede funcionar si queremos conectarlo a 220 VAC?

Echa un vistazo a la hoja de datos. La clasificación de 80 V es para el voltaje del colector-emisor para el transistor; esto solo es aplicable al lado derecho de su circuito, que solo está expuesto a 5VDC.

¿Por qué necesitamos agregar un condensador y un diodo (D1, C1)?

D1 sujeta los nodos delante y detrás de R3 y el optoacoplador cuando ese lado tiene un voltaje positivo. Esto es para asegurarse de que el diodo en el optoacoplador no se rompa ya que solo puede soportar 6V en reversa. La sujeción es una forma común de proteger los circuitos del voltaje no deseado.

El condensador en serie con la resistencia se agregó para suavizar la forma de onda del voltaje de CA para evitar falsos positivos.

— Darius
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Creo que C1 es lo que realmente alimenta el poder del optoacoplador.

— Maple