W ostatnim czasie podczas realizacji projektu pojawiła się potrzeba wykonania układu który miał za zadanie wskazywać czy jest faza, czy jej nie ma. Oraz aby sygnał wyjściowy układu był akceptowalny przez mikrokontroler.
Rozważyłem kilka opcji, które przedstawię poniżej.
Należy pamiętać, że w prezentowanych układach występują napięcia groźne dla życia lub zdrowia, więc nie mając odpowiedniego doświadczenia nie należy ich wykonywać bez nadzoru osoby z odpowiednim doświadczeniem i uprawnieniami.
Przekaźnik z cewką na 230V AC
Całkowicie najprostszym rozwiązaniem będzie przekaźnik z cewką, zasilaną napięciem 230V AC.
W ten sposób kiedy pojawi się napięcie fazowe to styki przekaźnika zostaną zwarte, a kiedy fazy nie będzie to będzie przerwa. Dzięki rezystorowi podciągającemu na wyjściu uzyskamy 5V albo 0V.
Zalety:
- prostota
- galwaniczna separacja układu
Wady:
- względnie duże rozmiary
- generuje hałas
- możliwe uszkodzenia mechaniczne
- wysoka cena
Żarówka i fotorezystor
Innym prostym sposobem będzie zasilanie małej żaróweczki, która będzie oświetlać fotorezystor.
Dobrze by było taki układ zamknąć w jakimś pudełku, aby inne źródła światła nie oddziaływały na fotorezystor. Układ chyba jeszcze prostszy niż poprzedni. Fotorezystor wraz z szeregowym rezystorem tworzy dzielnik napięcia. Pod warunkiem, że żarówka będzie świecić z pełną mocą, albo wcale to na wyjściu układu będziemy mieli 5V lub 0V.
Zalety:
- galwaniczna separacja układu
- cicha praca
- niska cena
Wady:
- względnie duże rozmiary
- w układzie wydziela się ciepło
- możliwe uszkodzenia mechaniczne
Neonówka i fotorezystor
Prosta modyfikacja poprzedniego układu i zamiast żarówki dajemy neonówkę wraz z odpowiednim opornikiem.
Zalety:
- galwaniczna separacja układu
- cicha praca
- niska cena
- bardzo mały pobór energii
Wady:
- względnie duże rozmiary
- możliwe uszkodzenia mechaniczne
Transoptor
Jest to już bardziej elektroniczne rozwiązanie, choć wykorzystuje tą samą koncepcje co dwa poprzednie to tutaj mamy całość zamkniętą w jednej fabrycznej obudowie, dzięki czemu mamy mniejsze rozmiary całego układu, oraz większą pewność co do warunków pracy.
Rezystor R1 szeregowo z diodą ma za zadanie ograniczenie prądu, a R2 to standardowy rezystor podciągający.
W tym układzie jednak nie otrzymujemy tego co chcemy. Bardziej można by go nazwać układem wykrywającym zero. Dobrze wyjaśni to poniższy oscylogram pokazujący sygnał na wyjściu podczas obecności fazy:
Modyfikacją jaką możemy zrobić aby wyzyskać zadowalający efekt jest dołożenie kondensatora, który wygładzi ten sygnał:
A poniżej efekt pracy takiej modyfikacji. Mamy stałe napięcie akceptowalne przez mikrokontrolery.
Zalety:
- galwaniczna separacja układu
- cicha praca
- niska cena
- bardzo mały pobór energii
Wady:
- możliwe uszkodzenia elektroniczne
Podsumowanie
Przeglądając internet w poszukiwaniu pomysłów na układ kilkukrotnie natrafiłem na najprostsze rozwiązanie jakie może być, czyli zwykły zasilacz sieciowy który na wyjściu ma 5V. Ale jest to rozwiązanie nie optymalne pod każdym względem, dla tego bardzo je odradzam.
Jak widać na załączonych przykładach można do problemu podejść na różne sposoby, ale należy pamiętać o jednym. W układach w których występuje napięcie sieciowe należy oddzielić je galwanicznie od reszty układu. Osobiście zawsze będę stosował rozwiązanie z transoptorem, ze względu na znikomy pobór energii, mały koszt elementów, oraz pewność warunków pracy.