Wie kann ich einen Stromausfall mit einem Mikrocontroller erkennen?

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

Ist die Eingangsspannung hoch genug, wird der Ausgangstransistor eingeschaltet und der Kollektor liegt auf Low-Pegel. Um den Nulldurchgang herum 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 Impulsbreite hängt vom Strom der LEDs ab. Egal, ob es sich um mehr als 10 % Arbeitszyklus (1 ms bei 50 Hz) handelt. Es wird symmetrisch zum tatsächlichen Nulldurchgang sein, sodass der genaue Punkt in der Mitte des Impulses liegt.

Um Stromausfälle zu erkennen, starten Sie bei jedem Nulldurchgang einen Timer (neu), mit einem Timeout bei 2,5 Halbzyklen. Best Practice ist es, den Impuls einen Interrupt erzeugen zu lassen. Solange die Stromversorgung vorhanden ist, wird der Timer bei jedem Halbzyklus neu gestartet und läuft nie ab. Bei einem Stromausfall wird es jedoch nach etwas länger als einem Zyklus abgeschaltet, und Sie können die entsprechenden Maßnahmen ergreifen. (Der Timeout-Wert ist länger als 2 Halbzyklen, sodass eine Spitze bei 1 Nulldurchgang, die einen verpassten Impuls verursacht, keine falsche Warnung ausgibt .)
Wenn Sie einen Software-Timer erstellen , kostet er Sie nichts, aber Sie kann auch einen nachtriggerbaren monostabilen Multivibrator (MMV) verwenden, beispielsweise mit einem LM555 .

Hinweis: Abhängig von Ihrer Netzspannung und dem Widerstandstyp müssen Sie möglicherweise zwei Widerstände für den Optokoppler in Reihe schalten, da die hohe Spannung dazu führen kann, dass ein einzelner Widerstand zusammenbricht. Für 230V AC habe ich dafür drei 1206er Widerstände in Reihe geschaltet.

Q&A-Zeit! (aus Kommentaren, das ist extra, falls Sie mehr wollen )

F: Und die Eingangs-LEDs des Optokopplers funktionieren bei 230 V? Das Datenblatt gibt an, dass die Durchlassspannung 1,65 V beträgt.
A: Wie bei einer gewöhnlichen Diode ist die Spannung über einer LED mehr oder weniger konstant, egal wie hoch Ihre Versorgungsspannung ist. Der obligatorische Vorwiderstand nimmt die Spannungsdifferenz zwischen Netzteil und LED-Spannung auf. Die Antworten auf diese Frage erklären, wie der Wert des Widerstands berechnet wird. Extrembeispiel: eine 10.000-V-Stromversorgung für eine 2-V-LED. Spannung über dem Widerstand: 10 000 V - 2 V = 9 998 V. Du willst 20mA? Dann ist der Widerstand$\frac{9 998V}{20mA}$= 499,9k$\Omega$. Das sind 500.000, das ist sogar angemessen. Sie können hier jedoch keinen gewöhnlichen Widerstand verwenden. Warum nicht? Erstens ist ein gewöhnlicher 1/4-W-PTH-Widerstand auf 250 V ausgelegt und bricht definitiv bei 10.000 V zusammen, sodass Sie 40 Widerstände in Reihe verwenden müssen, um die Hochspannung zu verteilen. Zweitens, und noch schlimmer, ist die Leistung, die der Widerstand abführen müsste$P = V \times I = 9 998V \times 20mA = 199.96W$, viel mehr als die bewerteten 1/4W. Um mit der Leistung fertig zu werden, benötigen wir sogar 800 Widerstände. OK, 10 kV sind extrem, aber das Beispiel zeigt, dass Sie jede Spannung für eine LED verwenden können, also sind auch 230 V möglich. Es geht nur darum, genügend und den richtigen Widerstandstyp zu verwenden.

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 werden kann als ihre eigene Durchlassspannung. Und das ist auch gut so, denn eine Sperrspannung von 325V$_P$würde übrigens jede LED töten (höchstwahrscheinlich explodieren), genau wie jede Signaldiode. Der beste Weg, es zu schützen, ist eine antiparallele Diode.

F: Leiten die Widerstände nicht viel Wärme ab?
A: Nun, mal sehen. Wenn wir 1mA durch die Widerstände annehmen und die LED-Spannung ignorieren, haben wir$P = V \times I = 230V_{RMS} \times 1mA = 230mW$, damit kann sogar ein 1206 umgehen. Und denken Sie daran, dass wir mehr als einen Widerstand verwenden, also sind wir sicher, wenn wir mit 1 mA arbeiten können (der SFH6206 hat eine hohe CTR$-$Aktuelles Übertragungsverhältnis).

Ich bin auf diesen Artikel gestoßen, einen MID400 Power Line Monitor, der für diesen Zweck entwickelt wurde. Der Anwendungshinweis, https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-3007.pdf , enthält eine Reihe von Schaltungsvorschlägen, die mehrere Anwendungsszenarien ansprechen.

Dies war ein wiederkehrendes Thema mit zu wenigen Lösungen während meiner Aufrüstung eines Industrieofens. Die meisten SPS verwenden "AC Input"-Module. Meiner Beobachtung nach entwerfen die meisten EEs nicht mit SPS und bauen ein eingebettetes Gerät. Ich habe einen erfolgreichen Suchausdruck gefunden: control signal relay spdt slim 120vAndere einzuschließende Modifikatoren sind DIN railund Socket C.

Jede Art von Unternehmen mit dem Wort automationim Namen hat Produkte und Literatur, die Ihnen bei Ihrem Design helfen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wählen Sie das Relais mit Eingangsspule passend zu Ihrer Netzspannung aus. Es gibt Spulen für 100-120VAC und 200-240VAC. In meinem Beispiel habe ich mich entschieden, den Ausgang des Relais "umzukehren", so dass der digitale Eingang immer an HI oder LO gebunden ist und nicht schwebend gelassen wird.

Die obige Schaltung stellt dar, was ich zur Überwachung der Sensoren am Ofen verwende, die alle NO115-VAC-Schalter sind. Kompakte Designs verbessern die Dichte, daher lernen Sie etwas über "Klemmenblockrelais".

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 eine Schnittstelle zu SPS-Produktlinien bilden.