Skydda ingång mot AC-spänning?

[unzuf]

Hej på er! Tänkte först nämna att jag redan har googlat, sökt på forumet etc. men inte
hittat något, dels pga att jag inte vet riktigt i vilka termer jag ska uttrycka mig vid sökningarna...

Nu till problemet! Jag håller på att bygga en simpel kontinuitetstestare, eller snarare jag SKA bygga en,
och vill således skydda PIC:en jag kommer använda från att matas med 230 V spänning
om någon skulle göra misstaget att koppla in spänningsförande trådar.

Hur löser jag detta på ett bra samt säkert sätt? Jag tänker direkt på
zenerdiod, men har för lite erfarenhet av dessa för att fullt förså mig på
hur man på ett säkert sätt skyddar PIC:en från AC-spänning samtidigt som
inte de skyddande komponenterna brinner upp, dvs vilken TYP av zenerdiod
jag ska använda osv är ett ett beslut jag tyvärr inte är kapabel att fatta.

Själva kontinuitetstestet tänkte jag mig simplast möjliga.. PIC:en skickar ut en
5V-signal via optokopplare (4N33) för att sedan ledas tillbaka (om det finns kontinuitet vill säga)
via en transistorer tillbaks till PICen för att tala om att här har vi kontakt

Jag tänkte mig något i stil med denna fast utan
ljudkrafset etc: http://home.clear.net.nz/pages/d.burchi ... ester.html

Tack ska ni ha och ha en trevlig kväll!

[Klas-Kenny]

Kan du inte ha allt skyddat med optokopplare?
Typ, PIC'en styr lysdioden i en optokopplare, som går ut i ena mät-tråden och sen tillbaka in i den andra (vid kontakt) där den tänder lysdioden i en andra optokopplare och då ger signal till PIC'en att kontakt finnes.

Allt skyddat med serie-motstånd och sedan en Zener mot jord som tål max ström vad som kan gå igenom serie-motståndet (upp till en viss gräns, 400VAC kanske?).

[unzuf]

Snabbt svar som alltid Låter onekligen som en enkel lösning, dock
förstår jag inte riktigt exakt vad du menar.. Ungefär nåt i stil
med vad jag har ritat (se bild)? Dock ingen zener inritad!
Fan vad dum jag känner mig.. Men tack för hjälpen!

[Klas-Kenny]

Det var ungefär så jag tänkte mig, ja.

Dock så bör du nog "vända" lite på saker och ting, det är bättre att du har optokopplarna till jord och använder för att sänka, i och med att det är NPN.
Sen så bör du nog även ha ett motstånd i serie med den högra lysdioden, nu är den helt oskyddad ifall man lägger på en spänning där (även med en zener).

Ungefär så här hade jag nog gjort, rent spontant i alla fall:

tester.JPG

Edit: Fast känner jag forumet rätt kommer väl snart någon "guru" med en mycket bättre lösning, nåja. Valmöjlighet är ju alltid bra

[unzuf]

Oj, ja det var lite annorlunda Får nog begrunda din fina krets en liten
stund för att förstå mig på den. Men låt oss säga att det råkas lägga
fas på prob 1 och nolla på prob 2, eller tvärtom, eller rentav två olika
faser, säg L1 och L2 på respektive prob, kommer kretsen att skyddas då?

Jag betvivlar inte dina kunskaper ett dugg, men eftersom jag inte
till 100% förstår kretsen än så undrar jag bara Ska som sagt
begrunda den en stund o även rita upp i Multisim för att lära mig ett o annat!

Tack så mycket för hjälpen!

Edit: Det jag alltså inte förstår riktigt är hur zenerdioderna skyddar från katastrof, i övrigt ser kretsen mycket trevlig ut!

[Klas-Kenny]

Tanken är att ifall det kommer för hög spänning (Säg 311V som är toppspänningen för 220VAC) så ska det bli ett högt spänningsfall över R5 och en relativt stor ström går ner genom D1 (Vilken är dimensionerad att klara så hög ström), sen så blir det då bara en liten spänning kvar över R2 och ner till transistorn som därför bara får en liten ström så att den klarar sig.

Får man för hög spänning på prob 1 så blir det samma sak där, högt spänningsfall över R6 och en hyfsat stor ström går genom D2, sen en liten spänning kvar till dioden, vilken komponentvärdena bör vara anpassade så att den inte överskrider max backspänning över lysdioden.

Får man där emot för låg spänning (den negativa delen av en AC-period) på prob2 så släpper inte transistorn igenom något på det hållet men D1 släpper där emot igenom ström ifrån jord, men R5 stoppar så att strömmen inte blir så hög att D1 går sönder.

För låg spänning på prob1 så kommer det gå ström genom D2 och vid katoden där blir det då ca. -0,6V, vilket det inte gör något ifall lysdioden kopplas till eftersom att R1 är där och stoppar, och strömmen genom D2 kommer åter igen inte bli för stor pga. R6.

Men, jag ska inte säga att jag är 110% säker, så en simulering är inte alls dumt.

[unzuf]

Intressant! Ska göra lite tester i simulatorn så kanske jag blir klokare.
Men säg att någon av proberna kopplas fas/nolla, det jag då inte
förstår är hur zenerdioden kan leda den strömmen till kretsens jordpunkt?
Dvs hur blir kretsen sluten på 230 V-sidan så att ett strömflöde sker?

Om vi tar denna liknelse:

En lampa kopplas med fas från elnätet till ena polen, från lampans
andra pol kopplar man en tråd till jordpunkten i en helt annan krets (i detta
fallet 5V-kretsen). Hur uppstår ett strömflöde i lampan (dioden)?

Eller är jag helt j-a dum i huvudet?

[prototypen]

Det var ungefär så jag tänkte mig, ja.

Dock så bör du nog "vända" lite på saker och ting, det är bättre att du har optokopplarna till jord och använder för att sänka, i och med att det är NPN.

Japp, då kommer en "guru".
Det har ingen betydelse om en optokopplare sänker eller soursar ström, när lysdioden lyser på fototransistorn så leder den. Fototransistorn bryr sig inte om den är ansluten till plus eller minus. Ursprungsschemat är på sitt sätt mera logiskt, med ström in på optokopplaren så ger kopplaren hög signal=till.

Protte

[prototypen]

Men Klas-Kenny, varför tar du upp två fall med probe ett och probe två? GND ska väl inte vara ansluten till elnätet. Det är väl MELLAN proberna man ska skydda mot nätspänningen som sedan många år är 230 V.

Om vi nu ska skydda kretsen med stora motstånd, vad kommer mätströmmen vid 5V att bli? Det ska ju vara ett kontinuitetstest.

Sedan vad är det för vits med optokopplare när allt ändå drivs med samma spänning?

Protte

[Klas-Kenny]

"Japp, då kommer en "guru"....."

Aha, då har man lärt sig något nytt!

"GND ska väl inte vara ansluten till elnätet."

Nej, inte rakt av. Men när man ansluter fas och nolla till de två proberna så ansluter man ju GND på testaren även till nollan, dock genom lite komponenter (bland annat en zener) så att potentialen flyttas lite. Eller?

"vad kommer mätströmmen vid 5V att bli?"

Inte en aning, jag har aldrig presenterat eller räknat på några komponentvärden. Jag gjorde ett antagande att det bör gå att få ihop det med rätt värden. En optokopplare behöver väl inte värst höga strömmar för att börja leda.

"Sedan vad är det för vits med optokopplare när allt ändå drivs med samma spänning?"

Att skydda ingångarna på processorn ifrån för hög spänning "utifrån"?
De skyddar kanske inte på bästa vis de kan, det var i alla fall den första kopplingen jag kom på som borde fungera (I alla fall i teorin).

[TomasL]

Jag föreslår, för att få en säker lösning, använd en galvaniskt isolerad RS232-krets, skicka ut ett pulståg, och kontrollera om det kommer tillbaka.
Till exempel ADM3251E
http://www.analog.com/en/interface/rs-2 ... oduct.html
Kostar typ en 50-lapp eller så hos digikey.

[prototypen]

Vad är en kontinuitetsmätare.
I min värld är det en mojäng med 2 sladdar ut, finns det kontakt mellan dessa sladdar så ska mojängen ge någon sorts signal.
Bonus är att den inte går att förstöra med 230 V.

Kan det då se ut som min skiss eller är det något väsentligt jag missat?

Kontinuitet.jpg

Sedan var det inte jag som började med ordet "guru" men med 40-42 år med el och elektronik så har man sett många dålig, roliga, goda och lite överraskande lösningar.
I 33 år har jag livnärt mig på elektronik.
Har också lärt mig tänka "out of the box"
Definiera när man ska använda ordet "guru" så ska jag anpassa mig efter det.

För kontinuitet använder jag min Fluke 179, den går inte bränna och den anger hur pass bra kontinuitet det är räknat i ohm.

Protte

[unzuf]

Hm, verkar inte helt lätt det här. Åtminstone inte att få en helt
idiotsäker konstruktion, men på något sätt så måste det ju gå.

Intressanta teorier och funderingar från er alla, får se om jag kan
koka ihop något bra som fungerar i slutändan! Det som vore ännu
trevligare vore ju om kretsen indikerade att 230/400V finns på proberna
och därför ej kan utföra en mätning av kontinuitet, istället för att bara "inte fungera".

Jag har som sagt väldigt lite koll på zenerdioder (men gör allt för att lära mig), och oavsett om jag läser om dem
på olika sidor så kvarstår ett par frågor.

Zenerspänningen är väl gränsen för när dioden börjar släppa igenom. Men vad
är det som anger hur hög spänning dioden klarar i backriktningen? Eller bestäms
det endast av hur hög ström den tål? Tål den lika mycket ström framåt som bakåt?

[petterMAN]

Strömmen genom en zenerdiod som är spänningssatt i backriktningen får inte överskrida Izm (Maximum steady state current) samtidigt som maxeffekten i dioden inte får överskrivas (Pd). Serieresistansen till dioden måste helt enkelt anpassas för att ej överskriva Izm vid önskad toppspänning (320V?).

En zenerdiod tål INTE lika mycket ström åt båda hållen, detta tack vare zenerns olika spänningsfall Vf och Vz.

[jesse]

Prottes lösning är ju den bästa.

Om du även vill mäta om det kommer in en växelspänning över zenerdioden så är ju det inget problem. Sätt utgången till "nolla" och kolla ingången. Om den växlar med 50 Hz så har du en spänning på ingången.
Om du sätter utgången till "etta" så kollar du kontinuitet - men även här kommer den att växla med 50Hz om det är AC mellan kontakterna.
Men sätt ett pull-down-motstånd på ingången - annars flyter den om du har öppen ingång. Du bör även ha nån slags skyddsdioder mot GND och V+ ... En CMOS-ingång går lätt sönder av ESD annars.

Motståndsvärden, t.ex. 100k på in-och utgång. Det ger 200k som vid 400 volt ger 2mA och 400mW per motstånd (sätt flera motstånd i serie). Som pull-down behöver du då ha minst 800k. Det kan bli lite störningskänsligt, så lägg en kondensator (10-33nF) till GND på ingången, Från utgången kan du även där sätta en kondensator som skyddar mot snabba transienter (10-100nF), men sätt då först ett 100 ohm - 1k motstånd i serie, så belastar du inte utgången kapacitivt.