Cómo conectar 230V 50Hz a la entrada analógica de arduino

Parece que no eres un electricista, por lo que esto requiere un poco de repetitivo:

  

El trabajo con la red eléctrica debe realizarse de acuerdo con las leyes de su región. Es peligroso y puede herirte gravemente y matarte. Incluso el cable Tierra no está a 0 V con respecto a los objetos que te rodean, debido a la carga desigual de fase dividida (u otras posibilidades más temibles, como "Eso no es el cable de tierra, ¡Jed! ¡Acabo de quedarme sin negro! "). Por favor, consulte los códigos eléctricos locales antes de intentar jugar con ellos. Tenga cuidado al utilizar un multímetro barato, ya que a veces se etiquetan de forma inadecuada para CAT-II, III y IV.

Dicho esto, hay dos cosas que deben hacerse:

1. Transformación de voltaje: el Arduino solo acepta 0V a + 5V o -5V a 5V, dependiendo del tipo.
2. Aislamiento: este es el bit de seguridad, además de que guardará sus partes.

Aislamiento : esto generalmente se hace usando un transformador o optoisolators . Si bien técnicamente no se logra el aislamiento, los resistores o condensadores grandes (o un diodo, pero eso es una historia para otro día) pueden servir si el código eléctrico lo permite. Cualquiera que sea el elegido, asegúrese de que estén clasificados para la alimentación de red en su región, se usen los conectores adecuados y se tenga cuidado cerca de los circuitos en vivo. Sugiero un transformador seguido de un divisor de voltaje.

• transformador

Todos sabemos lo que hace un transformador. Dado que su objetivo es medir el voltaje instantáneo, asegúrese de que se introduzca poca distorsión en la señal. Esto significa que no puede acercarse a la saturación (magnética). Las hojas de datos tendrán esta información. Tenga en cuenta que si puede caracterizar la distorsión y es una función lineal (es decir, no saturar el núcleo), entonces puede explicar esta distorsión en el código con un simple LUT .

• optoaisladores

Estos son normalmente dispositivos digitales, ya que distorsionan las señales analógicas, pero algunos están diseñados para analag, como estos . Querrá buscar una región lineal en el gráfico de voltaje de salida frente a la corriente directa . Nuevamente, si es casi lineal, puede calibrarlo con una LUT. Sin embargo, hay un problema: están basados en un LED, por lo que solo funcionan con un poco menos de la mitad de la forma de onda; Se necesita un poco de creatividad para superar esto.

• capacitor

Un condensador tiene impedancia -j / wC. A 60Hz (o 50Hz, o 400Hz, o lo que sea), se puede usar como una impedancia generalizada en un divisor para limitar el rendimiento de la corriente y generar un voltaje pequeño, pero no proporciona aislamiento. Este condensador debe ser bipolar y clasificado para el uso de la red eléctrica. También se utiliza una tapa para ac-cou , que se explica a continuación.

• divisor resistivo

Esto limita la corriente y reduce el voltaje a niveles seguros, pero no proporciona aislamiento.

Transformación de voltaje : todos los métodos de aislamiento, excepto los optoaisladores, producen salidas bipolares en diversas amplitudes. Para asignar este + Vp / -Vp a + Vcc / -Vss, donde -Vss puede ser GND, se puede usar Acoplamiento de CA o acoplamiento directo . Acoplamiento directo requiere el uso de una fuente de voltaje de CC dos veces el pico de voltaje de su línea principal, por lo que se desecha. El acoplamiento de CA requiere un condensador: Esto se puede mejorar de varias maneras, pero es probable que sea suficiente. Se requiere aislamiento de antemano, y el condensador no puede estar polarizado o subespecificado para los voltajes que soportará.

Si he estropeado algo, lo arreglaré mañana porque estoy cansado y esta respuesta es larga.

¿Qué es exactamente lo que quieres ver? ¿Solo el seno, o desea medir las variaciones de frecuencia o amplitud? Espigas tal vez?

De todos modos, tienes varias opciones:

1. El simple divisor de resistencia funcionará, si puede aceptar que todo su circuito está conectado a la red eléctrica. No puede simplemente conectarlo a su PC de esa manera, a menos que pueda usar una conexión EIA-232 aislada.
2. un pequeño transformador de red . El secundario está aislado de la red eléctrica y el nivel de voltaje está más cerca de lo que necesita. Sin embargo, un transformador actúa como un filtro, por lo que es posible que no aparezcan picos más pequeños en el lado secundario. Sin embargo, podría usarlo para mediciones de frecuencia o amplitud.
3. Un optoacoplador lineal , como IL300 de Vishay . Este tiene una servilealidad excelente de 0.01%. Sin embargo, necesitará algunos circuitos adicionales, vea el esquema a continuación. El lado izquierdo está conectado a la red eléctrica; el Vin es su voltaje de red de un divisor de resistencia. Puede utilizar una fuente de alimentación clásica con un transformador, o directamente derivar la fuente de alimentación de la red eléctrica.

Cualquiera que sea la solución que elija, asegúrese de separar la red y el arduino lo suficientemente bien. No sé cuáles son las normas en el resto del mundo, pero aquí en Europa es el IIRC de 6 mm. ¡Esto incluye la distancia entre las almohadillas de PCB a ambos lados del optoacoplador! El trafo no debería darte problemas aquí.

En cuanto a la conexión a su PC a través de EIA-232, puede hacerlo si su controlador no está conectado a la red eléctrica (solución de trafo o optoacoplador). Me temo que tendrá que escribir su propio software para mostrar la forma de onda.