Detectar 220 VCA com um Raspberry Pi

Quero criar um dispositivo simples para verificar se a luz está acesa ou apagada. Encontrei alguns esquemas, mas preciso ter certeza de que é seguro.

Fonte: Como detectar tensão de 220 VCA usando um opto-isolador

Meu problema é que eu não entendo isso muito bem. Descobri que o PS2501 tem uma chance de trabalhar até 80V, então como posso conectá-lo com segurança a 220 VCA? Quais resistores limitam a tensão aqui? Por que precisamos adicionar um capacitor e diodo (D1, C1)?

Sou iniciante neste campo, portanto, seja paciente.

Se a segurança é uma preocupação primordial, em vez de construir esse circuito, considere comprar um módulo de entrada CA padrão por cerca de US $ 10 a US $ 15. Eles têm certificação de segurança UL, CSA, CE e TÜV (ainda é possível dar errado e criar uma situação perigosa, especialmente se a fiação for desleixada, mas menos provável).

É melhor que alguém com conhecimento o examine antes de ligá-lo em qualquer caso.

O circuito dentro da caixa é um pouco semelhante ao que você mostra, no entanto, ele responde muito mais rápido.

Com relação ao circuito que você mostra, o PS2501 possui uma tensão de isolamento de curto prazo de 5000V RMS. Isso é adequado para suportar com segurança a rede elétrica de 240VCA e a maioria dos transientes que possam aparecer nela.

Por segurança, você precisa manter a distância de fluência (vazamento de superfície) entre os cabos de entrada e saída (opto) em pelo menos 8 mm e garantir que ele nunca possa se molhar ou contaminar com materiais condutores.

O circuito no lado de baixa tensão deve ser aterrado e fusíveis ou outros limitadores de corrente usados, para que uma falha do opto não possa causar uma condição perigosa. R1 e R4 podem ou não ser aceitáveis, dependendo do tipo. Eles certamente podem queimar sob algumas condições.

Sem uma conexão de aterramento no lado isolado, você depende de alguns mils de plástico dentro que optam por segurança.

Quanto às suas outras perguntas, a classificação de 90V é apenas a operação do transistor de saída, ela vê apenas 5V e a entrada de 240V é reduzida para 1,2V que o LED precisa através dos componentes à esquerda do isolador.

Todas as últimas partes são eletricamente "quentes" (incluindo esse lado do opto) e precisam ser bem protegidas contra contato acidental.

O capacitor C1 DEVE ser do tipo X2, que é uma certificação de segurança para uso em redes cruzadas. R1 e R2 devem ser capazes de suportar tensão e transientes da rede elétrica. A série Vishay VR25, 35 etc. está classificada adequadamente.

C1 é o que realmente faz o trabalho de reduzir o 240VAC para 1.2V. A maior parte da tensão da rede aparece através dela. Nos semi-ciclos positivos, a corrente flui através do LED no acoplador óptico, nos semi-ciclos negativos, a corrente flui através do 1N4007. Os resistores existem principalmente para limitar a corrente se energizados quando a tensão não é zero.

A solução mais barata e mais simples é comprar um pequeno carregador USB alimentado por corrente e conectar o cabo USB +5 e as linhas de terra para detectar quando o carregador é alimentado por CA.

Eu sugiro fortemente reconsiderar o uso do seu circuito em favor da detecção sem conexão direta à tensão da rede elétrica. Alguns exemplos são:

• Fotodiodo para detectar luz
• Transformador de corrente baseado em bobina para detectar corrente
• Transformador de corrente com sensor de efeito Hall para detectar corrente

Todas as opções acima têm o benefício de não serem acionadas se a lâmpada estiver queimada (se é isso que você deseja).

• Circuito do sensor de tensão sem contato (NCV) para detectar tensão CA

Este último pode disparar quando o interruptor é LIGADO, mesmo que a lâmpada esteja queimada.

Não apenas as opções acima são muito mais seguras, seus circuitos geralmente são mais simples que a monstruosidade em sua pergunta.

Esse circuito detecta corrente CA da sua parede; não detecta diretamente a luz. Poderia funcionar se você conectá-lo às mesmas conexões que a sua luz, mas não é realmente uma ótima solução (ou segura).

Para responder suas perguntas:

Eu descobri que o PS2501 tem possibilidade de trabalhar até 80V, então como pode ser trabalho se quisermos conectá-lo a 220 VCA?

Dê uma olhada na folha de dados. A classificação de 80V é para a tensão coletor-emissor do transistor; isso é aplicável apenas ao lado direito do seu circuito, que é exposto apenas a 5VDC.

Por que precisamos adicionar um capacitor e diodo (D1, C1)?

D1 prende os nós na frente e atrás de R3 e o acoplador óptico quando esse lado tem uma tensão positiva. Isso é para garantir que o diodo no acoplador óptico não quebre, pois ele suporta apenas 6V em sentido inverso. Fixação é uma maneira comum de proteger os circuitos contra voltagens indesejadas.

O capacitor em série com o resistor foi adicionado para suavizar a forma de onda da tensão CA para evitar falsos positivos.