Ich möchte die 220-V-Netzspannung mit einem Mikrocontroller messen. Ich kann entweder einen Transformator verwenden, um die Spannung auf 6 V Effektivwert zu senken, und einen Spannungsteiler und eine Gleichstromvorspannung verwenden, um die Spannung in den uController-freundlichen Bereich von 0 bis 5 V zu bringen. Oder ich kann Potentialteiler ohne die Transformatoren verwenden.
Auf welche Probleme werde ich stoßen, wenn ich Potentialteiler verwende, um die Gitterspannung zu teilen (und eine DC-Vorspannung hinzuzufügen) und sie ohne Isolierung direkt mit meinem Mikrocontroller zu verbinden?
Bearbeiten: Ich möchte die Auswirkungen eines Designs ohne Isolierung verstehen. Ich vermute, dass ein Stromschlag nur während der Produktion und beim Testen ein Problem darstellt. Und es verschwindet, sobald die Schaltung schön in einem Plastikbehälter verpackt ist.
Edit2: Was ich entwerfe, ist ein minimalistisches Wattmeter, das nur drahtlos über WLAN kommuniziert. Das einzige, was freigelegt ist, ist eine Steckdose, um die Geräte anzuschließen.
Sie möchten höchstwahrscheinlich vollständig vermeiden, ein Gerät zu entwickeln, das direkt an das Wechselstromnetz gekoppelt ist. Es gibt das inhärente Sicherheitsproblem, das berücksichtigt werden muss, aber es gibt auch andere.
Die Herstellung eines nicht isolierten Produkts stellt einige Herausforderungen bei der Geräteverpackung dar, um sicherzustellen, dass keine für den Benutzer zugänglichen Bedienelemente oder Schnittstellenpunkte Netzspannungen ausgesetzt werden.
Da Sie ein Messgerät herstellen, möchten Sie höchstwahrscheinlich ein anderes Gerät über ein Kabel mit GND-Rückleitungen anschließen. Ohne Isolierung setzen Sie das Gerät am Ende des Kabels dem Netzanschluss in Ihrem Gerät aus.
Während der Entwicklung, wenn Sie versuchen, Software in Ihre MCU herunterzuladen, zu testen und zu debuggen, setzen alle USB- oder JTAG-Pods, die an einen nicht isolierten Stromkreis angeschlossen sind, eine Netzgefahr für den unterstützenden Entwicklungscomputer aus.
Insgesamt beste Empfehlung - Verwenden Sie kein direkt an das Stromnetz gekoppeltes Design.
Natürlich ist die Verwendung eines Transformators am Netz schön und sicher. Wenn Sie wenig Platz haben, können Sie einen VCO verwenden, dessen Frequenz proportional zum Momentanwert des gleichgerichteten Netzes ist. Der diskrete VCO trieb einen billigen Optokoppler der Gartenvariante mit einer LED an in Serie. Das Tastverhältnis des Impulses im KHz-Bereich wurde auf viel weniger als 50% eingestellt, um Energieverschwendung zu vermeiden. Ein Arbeitskollege schrieb Code für das Mikro, um die Impulse vom Ausgang des Optos zu zählen. Das Veroboard dafür sah ein bisschen klein aus, aber wenn es kaschiert war, war es wirklich klein und billig und so sicher wie ein Transformator.
Wenn Ihr Gehäuse wirklich manipulationssicher ist, ist das Schlimmste, was einem netzgekoppelten Design (z. B. Teiler) passieren kann, eine gebratene MCU.
Solche Designs sind keine Seltenheit. Hier ist eines von Freescale: Referenzdesign für einphasige Stromzähler MK30X , das über Zigbee kommunizieren kann.
Die MCU ist über einen Spannungsteiler und einen Shunt für die Strommessung mit dem Netz verbunden. Einige Busausgänge (z. B. RS232) sind zur Isolierung optogekoppelt. Ihr Zigbee (Tochterboard) wird in den I2C-Bus dieser MCU eingesteckt, aber dieser Port soll nicht vom Netz opto-isoliert sein.
Auch der JTAG-Port ist nicht netzisoliert, und für diesen wird ausdrücklich vor Stromschlaggefahr gewarnt. Also ja, es ist nicht undenkbar, so etwas zu machen ... Servicepersonal aufgepasst.
Schließlich, da Sie in einer anderen (neueren) Frage hier sagen, dass Ihre EE-Fähigkeiten eingerostet sind ... DIES (NETZWATTMETER) IST KEIN PROJEKT FÜR UNERFAHRENE.
Andi aka
Hassan
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tariksbl
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