Wie kann ich einen Stromausfall mit einem Mikrocontroller erkennen?

Ich habe folgende Netzteilkonfiguration: NETZ -> USV -> 24-V-NETZ -> 5-V-SPANNUNGSREGLER -> PCB (Mikrocontroller). Was ist die beste Lösung, um den Stromausfall am Netz mit dem Mikrocontroller zu erkennen? Ich muss auch den Nulldurchgang erkennen, damit ich die Drehzahl eines Wechselstrommotors steuern kann.

microcontroller power-supply ac zero-crossing

— m.Alin
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Benötigen Sie eine ordnungsgemäße Trennung zwischen Netz und Mikrocontroller oder können Sie mit etwas Einfacherem davonkommen?

Es muss isoliert sein, ja. Das Einspeisen des

— Stroms

Warum wird der Kommentar von m.Alin zweimal positiv bewertet? Er gibt nur mehr Informationen. Oder denken die Upvoter, dass von 230 V bis zum Pin eines Mikrocontrollers nie etwas passiert, und denken sie, dass es ein guter Witz ist?

— Stevenvh

Lassen Sie den Mikrocontroller seine eigene Leistung überwachen, und wenn die Leistung nachlässt, senden Sie --- Oh, richtig, egal.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop: Das ist der sprichwörtliche Produktmanager, der nach einer LED fragt, die aufleuchten muss, um zu warnen, wenn die Batterie schwach ist.

— Kiesel

Antworten:

Da Sie auch den Nulldurchgang benötigen , erhalten Sie die Stromausfallerkennung praktisch kostenlos .
Verwenden Sie am besten einen Optokoppler , um Nulldurchgänge zu erkennen. Legen Sie die Netzspannung über hochohmige Widerstände an den Eingang des Optokopplers an. Der SFH6206 von Vishay verfügt über zwei antiparallele LEDs, sodass er über den gesamten Zyklus der Netzspannung funktioniert .

Bildbeschreibung hier eingeben

Wenn die Eingangsspannung hoch genug ist, wird der Ausgangstransistor eingeschaltet und der Kollektor ist auf einem niedrigen Pegel. Um den Nulldurchgang ist die Eingangsspannung jedoch zu niedrig, um den Ausgangstransistor zu aktivieren, und sein Kollektor wird hochgezogen. Sie erhalten also bei jedem Nulldurchgang einen positiven Impuls . Die Pulsbreite ist abhängig vom Strom der LEDs. Es ist egal, ob der Arbeitszyklus mehr als 10% beträgt (1 ms bei 50 Hz). Es ist symmetrisch zum tatsächlichen Nulldurchgang, sodass der genaue Punkt in der Mitte des Impulses liegt.

Um Stromausfälle zu erkennen, starten Sie bei jedem Nulldurchgang einen Timer mit einer Zeitüberschreitung von 2,5 Halbwellen (neu). Es wird empfohlen, den Impuls einen Interrupt generieren zu lassen. Solange die Stromversorgung vorhanden ist, wird der Timer in jedem halben Zyklus neu gestartet und es tritt keine Zeitüberschreitung auf. Bei einem Stromausfall tritt jedoch eine Zeitüberschreitung auf, die etwas länger als ein Zyklus dauert, und Sie können die entsprechenden Maßnahmen ergreifen. (Der Timeout-Wert ist länger als 2 Halbwellen, so dass eine Spitze bei 1 Nulldurchgang, die einen fehlenden Impuls verursacht, keine falsche Warnung auslöst .)
Wenn Sie einen Software-Timer erstellen, kostet Sie das nichts, aber Sie kann auch einen retriggerbaren monostabilen Multivibrator (MMV) verwenden, zum Beispiel mit einem LM555 .

Hinweis: Abhängig von Ihrer Netzspannung und dem Widerstandstyp müssen möglicherweise zwei Widerstände für den Optokoppler in Reihe geschaltet werden, da die hohe Spannung einen einzelnen Widerstand zum Ausfall bringen kann. Für 230V AC habe ich dafür drei 1206 Widerstände in Reihe geschaltet.

Zeit für Fragen und Antworten! (von Kommentaren, das ist extra, falls Sie mehr wollen )

$\frac{9 998V}{20mA}$ $\Omega$ $P = V \times I = 9 998V \times 20mA = 199.96W$

F: Wie wirkt sich die Sperrspannung auf die Lebensdauer der LEDs aus?
A: Die zweite, antiparallele LED sorgt dafür, dass die Sperrspannung über der anderen LED nicht höher als die eigene Durchlassspannung wird. Und das ist auch gut so, denn eine Sperrspannung von 325V würde jede LED töten (höchstwahrscheinlich explodieren), genau wie jede Signaldiode, übrigens. Der beste Schutz ist eine antiparallele Diode. $_P$

F: Werden die Widerstände nicht viel Wärme abgeben?
A: Nun, mal sehen. Wenn wir 1mA über die Widerstände annehmen und die LED-Spannung ignorieren, haben wir , also kann selbst ein 1206 damit umgehen. Und denken Sie daran, wir verwenden mehr als 1 Widerstand, sodass wir sicher sind, wenn wir mit 1 mA arbeiten können (der SFH6206 hat ein hohes CTR Current Transfer Ratio). $P = V \times I = 230V_{RMS} \times 1mA = 230mW$ $-$

— stevenvh
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@stevenvh Wie wirkt sich die Sperrspannung auf die Lebensdauer der LEDs aus? Oder mildern die 2 antiparallelen LEDs dieses Problem?

— Majenko

Sie brauchen das Ohmsche Gesetz. - siehe electronics.stackexchange.com/questions/14852/…

V = \frac{I}{R}

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

— Majenko

Ich habe Fragen hier und die Antworten in einer Frage & Antwort in meine Antwort integriert.

— Stevenvh

@stevenvh, diese Antwort ist zu detailliert und enthält zu viele Beispiele. Ich wurde müde und habe mich nur empört, anstatt zu lesen. Sie müssen damit beginnen, eine Zusammenfassung an die Spitze zu setzen, die mir sagt, was ich gleich nicht lesen werde. :)

— Kortuk

@Kortuk - Ich dachte, der Titel Q & A verdeutlicht, dass dies zusätzliche Informationen für den interessierten Leser sind :-). Ich werde jede Frage hervorheben, damit Sie die überspringen können, die Sie nicht interessieren.

— Stevenvh

Ich bin auf diesen Artikel gestoßen, einen MID400 Power Line Monitor, der für diesen Zweck entwickelt wurde. Die Anwendungsnotiz https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-3007.pdf enthält eine Reihe von Schaltungsvorschlägen für verschiedene Verwendungsszenarien.

— AnalogGuy
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Dies war ein sich wiederholendes Thema mit zu wenigen Lösungen während meines Upgrades eines Industrieofens. Die meisten Steuerungen verwenden "AC Input" -Module. Meiner Beobachtung nach arbeiten die meisten EEs nicht mit SPS und bauen ein eingebettetes Gerät. Ich habe einen erfolgreichen Suchbegriff gefunden: control signal relay spdt slim 120vAndere einzuschließende Modifikatoren sind DIN railund Socket C.

Jede Art von Geschäft, bei dem das Wort automationim Namen steht, verfügt über Produkte und Literatur, die Sie bei Ihrem Design unterstützen.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Wählen Sie das Relais mit der Eingangsspule, die Ihrer Netzspannung entspricht. Es gibt Spulen für 100-120VAC und 200-240VAC. In meinem Beispiel habe ich den Ausgang des Relais "umgekehrt", damit der Digitaleingang immer mit HI oder LO verbunden ist und nicht potentialfrei bleibt.

Die obige Schaltung stellt dar, was ich zur Überwachung der Sensoren am Ofen verwende, die alle NOSchalter für 115 V Wechselstrom sind. Kompakte Bauformen verbessern die Dichte und ermöglichen so das Erlernen von "Klemmenleistenrelais".

Es gibt ein einzigartiges Angebot auf dem Markt mit hoher Dichte und einer Flachbandkabelschnittstelle von einem Anbieter namens opto22 über seine G4-Familie. Keine Zugehörigkeit, nicht einmal ein Kunde. Andere Lösungen, die diese Dichte erreichen, scheinen proprietäre Designs zu sein, die mit SPS-Produktlinien kompatibel sind.

— Chris K
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