Controlar una salida según el nivel de la señal de CA

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Esta es mi primera publicación en este StackExchange después de años de acecho, ¡así que por favor sea amable!

Me gustaría poder habilitar una salida (por ejemplo, un LED) basada en un voltaje de CA de un sensor sin contacto de núcleo dividido como el siguiente: enlace

Quiero detectar cuándo de tres a siete bombillas incandescentes de 50W (luces de arranque del circuito de carreras) conectadas a la fuente de alimentación de CA se encienden y apagan.

Desde mi lectura de esa hoja de datos, el SCT013-005 y sus hermanos de salida de voltaje, todos inducen un voltaje de CA en proporción a la corriente que fluye a través del cable alrededor del cual se sujeta (0-1V).

Me gustaría habilitar una salida (por ejemplo, un MOSFET en el siguiente diagrama) si el flujo de corriente en el cable sujetado está por encima de un cierto nivel (ajustable).

Debido a que la amplitud del voltaje de la señal es muy baja, pensé usar un amplificador operacional con parte del bucle de retroalimentación (R5) que se puede ajustar con un potenciómetro trimmer, sin embargo, como no he trabajado con señales de CA ni con OpAmps antes, quería comprobar si mi diseño era sensato.

(Funciona en el simulador de circuitos, ¡pero no creo que eso garantice nada!)

D3 y R7 representan la carga hipotética. En realidad, esta sería la entrada de un optoacoplador dentro de una pieza de hardware propietario.

Espero que la carga más pequeña que detecte sea de 2x bombillas incandescentes de 50W, sin ninguna otra carga en el cable de alimentación, dando una corriente de red de 0.23A = (100W / 230V).

Esto debería inducir un voltaje de 0.046V = (0.23A / 5A). Escoger números redondos, si aspiro a una ganancia máxima de 100x, entonces usar un potenciómetro (R5) con un máximo de 10k y una resistencia R3 de 100 ohmios debería dar una ganancia de (1 + 10k / 100) = 101x de ganancia, dando una salida del OpAmp de aproximadamente 4,3 V (o lo que sea que pueda manejar el amplificador, no creo que necesite una parte de riel a riel aquí), más que suficiente para impulsar la compuerta en un BSS138 o un MOSFET similar.

En uso, el operador ajustaría la ganancia usando el potenciómetro R5 hasta que encender las luces de inicio solo habilite la salida.

Unas pocas preguntas más, si todo eso está en su sano juicio:

¿Debo tener en cuenta alguna advertencia antes de intentar construir esto?

¿Necesito el diodo D2?

¿Es razonable / correcto vincular un tramo de la señal de CA a tierra?

    
pregunta bradfier

2 respuestas

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Un comparador podría proporcionar una forma más sencilla de detectar los 50 Hz. señal entrante Un comparador de tipo de colector abierto no necesita un diodo de detección, simplemente descarga un capacitor en cada ciclo.
Si se elige correctamente la constante de tiempo R1 * C1, el condensador se descarga antes de que su voltaje alcance el voltaje de umbral de la puerta MOSfet.

El circuito que se muestra incluye un voltaje de referencia de 400 mV en la entrada inversora del comparador. El comparador incluye un voltaje de histéresis de 4 mV que agrega un poco de inmunidad al ruido. La tensión de umbral puede elevarse para establecer el nivel de sensibilidad ajustando R4. En el siguiente esquema, es 50k, que proporciona un voltaje de entrada DC de 0.196V. Más allá de eso está la señal de 50 Hz (pico de 0.3v en este caso).
El tiempo de respuesta es muy rápido (dentro de la mitad de un ciclo) en el evento "light-go-on", y más lento a 40 ms para el evento "Las luces se apagan".
R3 representa una carga simple: su LED de infrarrojos podría incluirse en serie con esta resistencia. Es probable que un LED de optoacoplador requiera menos corriente, por lo que R3 se dimensionaría para proporcionar una corriente de 10 mA a 20 mA.

    
respondido por el glen_geek
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Quería sugerir un preamplificador que también podrías considerar. No es una solución para todos sus requisitos. Pero proporciona un concepto que podría considerar para precondicionar su señal de entrada. Parte de mi motivación para agregar algo es que no estoy seguro de cuánta carga puede soportar su señal de CA y noté que también estaba considerando la idea de utilizar una entrada de alta impedancia de un opamp. Así que en ese sentido:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El único propósito aquí es desarrollar un voltaje promedio en DC OUT . Habrá una ondulación del orden de unas decenas de milivoltios. Pero esto no es terriblemente importante debido a \ $ R_4 \ $ . Cerca de su extremo inferior de resistencia, la salida se mantiene cerca del riel superior. Pero a medida que ajusta (aumenta) su resistencia desde allí, las magnitudes de la señal de CA necesarias para hacer que esta tensión de salida descienda por debajo del punto intermedio entre los cambios de los rieles. Así que creo que el uso del potenciómetro aquí estará bien para sus necesidades.

Como se muestra, también es lento responder. En el orden de segundos, obviamente ( \ $ R_3 \ $ y \ $ C_2 \ $ .) Pero puedes ajustar eso.

La carga de entrada es ligera. En el orden de un microampo o dos.

Los BJT utilizados aquí NO son críticos.

El costo es bajo. No hay partes de boutique involucradas, que pueden convertirse en unobtainium algún día. Pero es solo el comienzo de una idea. No todo.

    
respondido por el jonk

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