Erkennen Sie 220 VAC mit einem Raspberry Pi

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Ich möchte ein einfaches Gerät bauen, um zu überprüfen, ob das Licht an oder aus ist. Ich habe einige Schaltpläne gefunden, aber ich muss sicher sein, dass es sicher ist.

Quelle: Ermitteln der 220-VAC-Spannung mit einem Optokoppler

Mein Problem ist, dass ich das nicht sehr gut verstehe. Ich habe festgestellt, dass PS2501 eine Chance von bis zu 80 V hat. Wie kann ich es also sicher an 220 VAC anschließen? Welche Widerstände begrenzen hier die Spannung? Warum müssen wir einen Kondensator und eine Diode (D1, C1) hinzufügen?

Ich bin ein Anfänger auf diesem Gebiet, bitte haben Sie etwas Geduld.

raspberry-pi opto-isolator

— M4xell
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Vorsichtig auftreten! Netzspannungen können tödlich sein, insbesondere wenn Sie nicht genau wissen, was Sie tun. Ist es Ihnen möglich, das Licht mit einem Niederspannungssensor (z. B. Fototransistor) zu erfassen, anstatt es an das Stromnetz anzuschließen?

— BB

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Die Schaltung sieht eher so aus, als ob sie 230 VAC erkennen sollte, als um zu erkennen, dass ein Licht an ist. Ich glaube nicht, dass du das mit deinem Licht in Serie bringen würdest. Wie stellen Sie sich vor, dass es in Ihrem Fall funktionieren würde? Unabhängig davon können Sie einen Stromwandleransatz in Betracht ziehen, dessen Anwendung sicherer ist. Oder untersuchen Sie einen Linienteiler auf weitere Ideen.

— Jonk

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Was meinst du mit "ausgelöst"? Wenn ein Signal den Lichtschalter steuert, können Sie dann nicht einfach prüfen, ob der Zustand AKTIVIEREN (UND) NICHT ERKENNEN?

— BB

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@BBON Ich denke, dies bedeutet einfach, dass der Lichtschalter an einer Wand auf "Ein" gestellt wurde, und OP sagt, dass der von jonk im vorherigen Kommentar vorgeschlagene Stromwandler nicht funktioniert, wenn die Glühbirne durchgebrannt ist

— Maple

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Vergessen Sie nicht, dass Sie bei Verwendung eines Optokopplers sicherstellen müssen, dass zwischen den Stiften keine Leitfähigkeit besteht. Stripboard (Veroboard) oder andere Protoboards besiegen die Isolation, sofern sie nicht physisch modifiziert wurden.

— Adam Eberbach

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Wenn Sicherheit ein Hauptanliegen ist, anstatt diese Schaltung aufzubauen, können Sie ein Standard-AC-Eingangsmodul für etwa 10 bis 15 US-Dollar kaufen . Sie sind UL-, CSA-, CE- und TÜV-sicherheitszertifiziert (es ist immer noch möglich, dass Fehler auftreten und eine gefährliche Situation entsteht, insbesondere wenn die Verkabelung schlampig ist, aber weniger wahrscheinlich).

Lassen Sie es am besten von einem Fachmann überprüfen, bevor Sie es auf jeden Fall einschalten.

Die Schaltung im Gehäuse ähnelt der von Ihnen gezeigten, reagiert jedoch viel schneller.

In Bezug auf die Schaltung zeigen Sie, dass die PS2501 eine Kurzzeit-Isolationsspannung von 5000 V RMS hat. Dies ist ausreichend, um dem 240-V-Wechselstromnetz und den meisten möglicherweise auftretenden Transienten sicher standzuhalten.

Aus Sicherheitsgründen müssen Sie den Kriechabstand (Oberflächenleckage) zwischen den Eingangs- und Ausgangsleitungen (des Optos) auf mindestens 8 mm halten und sicherstellen, dass er niemals nass oder anderweitig mit leitfähigen Materialien verunreinigt wird.

Der Stromkreis auf der Niederspannungsseite sollte geerdet und Sicherungen oder andere Strombegrenzungen verwendet werden, damit ein Ausfall des Optos keinen gefährlichen Zustand verursachen kann. R1 und R4 können je nach Typ akzeptabel sein oder auch nicht. Sie können unter bestimmten Bedingungen sicherlich verbrennen.

Ohne Erdungsanschluss auf der isolierten Seite sind Sie aus Sicherheitsgründen auf ein paar Mil Kunststoff in diesem Opto angewiesen.

Was Ihre anderen Fragen betrifft, ist die 90-V-Nennleistung nur der Ausgangstransistor im Betrieb, sie sieht nur 5 V und der 240-V-Eingang wird durch die Komponenten links vom Isolator auf 1,2 V reduziert, die die LED benötigt.

Alle letzteren Teile sind elektrisch "heiß" (einschließlich der Seite des Optos) und müssen gut gegen versehentlichen Kontakt geschützt werden.

Der Kondensator C1 MUSS ein X2-Typ sein, der eine Sicherheitszertifizierung für den netzübergreifenden Einsatz darstellt. R1 und R2 müssen Netzspannung und Transienten standhalten können. Die Serien Vishay VR25, 35 usw. sind entsprechend bewertet.

C1 ist das, was wirklich dazu beiträgt, die 240VAC auf 1,2V zu senken. Der größte Teil der Netzspannung erscheint darüber. Bei positiven Halbzyklen fließt der Strom durch die LED im Optokoppler, bei negativen Halbzyklen fließt der Strom durch den 1N4007. Die Widerstände dienen hauptsächlich dazu, den Strom zu begrenzen, wenn sie eingeschaltet werden, wenn die Spannung nicht Null ist.

— Spehro Pefhany
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CE ist keine Zertifizierung, sondern ein Konformitätsschreiben .

— Janka

"C1 ist das, was die Arbeit wirklich macht, die 240VAC auf 1,2V zu senken." Wie kann die Kappe dies tun? Wie haben Sie berechnet, dass es 1,2 ist?

— M4xell

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2 π f C

$2\pi fC$

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@Janka Ja, das stimmt und eine andere ähnliche Sprache gilt für einige der anderen Standards - UL ist eine "Auflistung", IIRC. Ich habe gerade die Datenblattsprache kopiert, was ungenau ist.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany, kannst du mir etwas mehr erklären, wie hast du das berechnet? Sie haben mir eine Formel gegeben, aber schauen Sie 1/2 (wie ich verstehe, ist dies PI ~ 3,14) * 3,14 * 50 Hz * 0,0000001 (100 nF), es ist ungefähr 31847.133. Was soll ich mit diesem Wert tun, um 1,2 V zu erhalten?

— M4xell

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Die billigste und einfachste Lösung besteht darin, ein kleines netzbetriebenes USB-Ladegerät zu kaufen und die USB +5- und Erdungsleitungen anzuschließen, um festzustellen, wann das Ladegerät mit Wechselstrom betrieben wird.

— R .. GitHub HÖREN SIE AUF, EIS ZU HELFEN
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Wenn das OP in Großbritannien ist, wird das nicht funktionieren. Ein Beleuchtungskreis kann keine normale Steckdose enthalten, an die Sie ein USB-Ladegerät anschließen können. (Sie können eine 5A-Rundsteckdose in einem Beleuchtungskreis haben - aber Sie werden kein USB-Ladegerät finden, das zu einem dieser Ladegeräte passt.)

— Martin Bonner unterstützt Monica

Ja, aber sind Sie sicher, dass eine solche Lösung ausreicht, um die Decke unter der Gipskartonplatte anzubringen? Wie wäre es mit Heizen? Möglichkeit zu verbrennen? Ich habe viel über billige USB-Ladegeräte und Feuer zu Hause gelesen, die durch dieses Gerät verursacht wurden.

— M4xell

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Unabhängig von der Sicherheit bezweifle ich, dass es Code gibt, um es in die Wand / Decke zu setzen. Ich würde es an das Gerät anschließen und die Netzstromversorgung mit einer Verkabelung betreiben, die dem Code entspricht.

— R .. GitHub STOP HELPING ICE

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Ich empfehle dringend, die Verwendung Ihrer Schaltung zugunsten einer Erkennung ohne direkten Anschluss an die Netzspannung zu überdenken. Einige Beispiele sind:

Fotodiode zur Erkennung von Licht
Spulenbasierter Stromwandler zur Stromerfassung
Stromwandler mit Hall-Effekt-Sensor zur Stromerfassung

Alle oben genannten haben den Vorteil, dass sie nicht ausgelöst werden, wenn Ihre Glühbirne durchgebrannt ist (wenn Sie dies wünschen).

NCV-Schaltung (Non-Contact Voltage Sensor) zur Erkennung von Wechselspannung

Letzteres kann beim Einschalten des Schalters ausgelöst werden, auch wenn die Glühlampe durchgebrannt ist.

Nicht nur die oben genannten Optionen sind viel sicherer, ihre Schaltkreise sind normalerweise einfacher als die Monstrosität in Ihrer Frage.

— Ahorn
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Können Sie mir ein Beispiel zum Thema "NCV-Schaltung (berührungsloser Spannungssensor zur Erkennung von Wechselspannung)" geben?

— M4xell

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Klar, hier ist einer . Hier ist noch einer . Google für "Wechselspannungserkennungsschaltung" und Sie werden Hunderte mehr finden.

— Maple

Vielen Dank für das Beispiel, wissen Sie etwas über das Rauschen mit dieser Lösung, wie es funktionieren wird, wenn ich 2 Drähte habe, 1 mit konstanter Phase und einen anderen, der über ein Relais gesteuert wird (Licht ein / aus). Wie kann ich messen, dass ich eine Phase am richtigen Kabel habe? Wird es funktionieren, wenn diese beiden Kabel nahe beieinander liegen?

— M4xell

Natürlich haben solche Sensoren einen bestimmten Betriebsabstand. Wenn Sie zwei Drähte weit genug voneinander entfernt platzieren können, finden Sie eine Position, an der der Sensor nur den nächsten heißen Draht erkennt. Beachten Sie, dass Sie dies nicht neben der Lampenfassung platzieren müssen. Sie können den Sensor überall entlang des heißen Kabels platzieren, wo er weit von anderen Kabeln entfernt ist.

— Maple

Denken Sie darüber nach, je schlechter die Leistung Ihrer Schaltung ist, desto besser. Normalerweise können sie Wechselspannung bei ca. 5 cm erfassen. Wenn Sie die Empfindlichkeit auf ca. 5 mm reduzieren, können Sie problemlos nur den benötigten Draht erkennen.

— Maple

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Dieser Stromkreis erkennt Wechselstrom von Ihrer Wand. es erkennt Licht nicht direkt. Es könnte funktionieren, wenn Sie es an die gleichen Anschlüsse wie Ihr Licht anschließen, aber es ist keine wirklich gute (oder sichere) Lösung.

So beantworten Sie Ihre Fragen:

Ich habe festgestellt, dass PS2501 die Möglichkeit hat, bis zu 80 V zu arbeiten. Wie kann es also funktionieren, wenn wir es an 220 VAC anschließen möchten?

Schauen Sie sich das Datenblatt an. Die Nennspannung von 80 V gilt für die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors. Dies gilt nur für die rechte Seite Ihres Stromkreises, die nur 5 VDC ausgesetzt ist.

Warum müssen wir einen Kondensator und eine Diode (D1, C1) hinzufügen?

D1 klemmt die Knoten vor und hinter R3 und den Optokoppler, wenn diese Seite eine positive Spannung hat. Dies soll sicherstellen, dass die Diode im Optokoppler nicht bricht, da sie nur 6 V in umgekehrter Richtung aushält. Das Klemmen ist eine übliche Methode, um Schaltkreise vor unerwünschter Spannung zu schützen.

Der Kondensator in Reihe mit dem Widerstand wurde hinzugefügt, um die Wechselspannungswellenform zu glätten und Fehlalarme zu vermeiden.

— Darius
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Ich glaube, C1 ist das, was den Optokoppler tatsächlich mit Strom versorgt.

— Maple