Medir voltaje 110/220 ac con Pic

[rafaelrg06]

Hola amigos:
Hace un tiempo no escribo en el foro, así que los saludo a todos.
Estoy tratando de medir voltaje de la línea de AC con precisión (quisiera poder lograr el mismo resultado que un voltimetro). He revisado en el foro y no he encontrado los resultados que deseo.  He estado pensando en un optoacoplador para lograr aislamiento galvánico y evitar el ruido de la línea. ¿Alguien me podría ayudar con algún circuito con optoacoplador para medir con cierta precisión el voltaje de la línea?
Por otra parte, en mi búsqueda en el foro, encontré que nocturno hizo un minidimer donde comenta que directamente conecta 220v al Pic y le iba bien, pero el sitio web al que hace referencia no tiene la información, ¿Podría darme esa otra alternativa para probarla también?
Saludos cordiales de antemano.

[DominusDRR]

Hola amigos:
Hace un tiempo no escribo en el foro, así que los saludo a todos.
Estoy tratando de medir voltaje de la línea de AC con precisión (quisiera poder lograr el mismo resultado que un voltimetro). He revisado en el foro y no he encontrado los resultados que deseo.  He estado pensando en un optoacoplador para lograr aislamiento galvánico y evitar el ruido de la línea. ¿Alguien me podría ayudar con algún circuito con optoacoplador para medir con cierta precisión el voltaje de la línea?
Por otra parte, en mi búsqueda en el foro, encontré que nocturno hizo un minidimer donde comenta que directamente conecta 220v al Pic y le iba bien, pero el sitio web al que hace referencia no tiene la información, ¿Podría darme esa otra alternativa para probarla también?
Saludos cordiales de antemano.

Yo he logrado eso utilizando un amplificador diferencial de instrumentación



Obviamente la ganancia es menor que 1.

Luego de eso necesitas un filtro para eliminar cualquier ruido de alta frecuencia y acondicionador, para que el voltaje pueda ser medido por un ADC (En mi caso para el pico negativo el voltaje es cero y para el pico positivo era 3.0V, es decir que el eje "0" de la señal de corriente alterna está en 1.5V.

Escogí 3.0V que es un voltaje menor al de regulación del microcontrolador (en mi caso era 3.3V) ya que ese voltaje no es preciso, ningún regulador LDO es exacto.

Pero para todas los acondicionamientos de señal, se utiliza una referencia de precisión, en mi caso de 3.0V. De igual manera esos 3.0V se conectan a la referencia del conversor ADC.

No está demás indicar que las resistencias utilizadas deberían ser de una tolerancia del 1% o menos.

 

[rafaelrg06]

Muchas gracias DominusDRR, por tu repuesta. Pero la parte que más me está costando trabajo es la conexión física con 110/220v, ¿Usar un optoacoplador lineal sería una buena idea?, en caso positiv, ¿Alguien conoce algun plano? La precisión de la que hablo es de aproximadamente 0,1v, aunque podría ser un poco menos preciso.

[DominusDRR]

Muchas gracias DominusDRR, por tu repuesta. Pero la parte que más me está costando trabajo es la conexión física con 110/220v, ¿Usar un optoacoplador lineal sería una buena idea?, en caso positiv, ¿Alguien conoce algun plano? La precisión de la que hablo es de aproximadamente 0,1v, aunque podría ser un poco menos preciso.

En las líneas V1 y V2 del circuito, debes conectar resistencias para crear un divisor de tensión  (ganancia menor que 1) y se conectan directamente a la fase y al neutro.

[DominusDRR]

Muchas gracias DominusDRR, por tu repuesta. Pero la parte que más me está costando trabajo es la conexión física con 110/220v, ¿Usar un optoacoplador lineal sería una buena idea?, en caso positiv, ¿Alguien conoce algun plano? La precisión de la que hablo es de aproximadamente 0,1v, aunque podría ser un poco menos preciso.

Existen optoacolpladores analógicos, pero no es algo económico.

[Robert76]

Hola, me parece que te estás complicando la vida.
La mejor opción para sensar tensión, es utilizar un transformador. Que bien puede ser el propio para alimentar el circuito, o bien añadir uno exclusivo para ese fin.
Si piensas sensar tanto 220V como 110v, implementa un transformador de 220V/3V, luego mediante un divisor resistivo y un limitador de umbral como protección, lo conectas a un amplificador de instrumentación (como indica Dominus) y luego ya tienes la señal lista para un MCU o lo que sea.
Para sensar 110V, el sistema entregará una señal mitad de amplitud y todo sigue igual, y listo al asunto.
Cualquier otra forma de trabajo, debes tener cuidado, que NO habrá aislación galvánica y es peligroso, creo que no hace falta argumentar al respecto.

[Nocturno]

Creo que lo mejor será lo que dice Robert76, un transformador.

Y respecto al Minidimmer, aquí tienes el artículo:
http://www.micropic.es/mpblog/2007/02/minidimmer-controlado-por-mando-infrarrojos/

Y aquí los archivos:
http://www.micropic.es/mpforo/index.php?action=dldir;sa=list;id=41

Aunque no creo que te sirva para lo que quieres.

[DominusDRR]

Muchas gracias DominusDRR, por tu repuesta. Pero la parte que más me está costando trabajo es la conexión física con 110/220v, ¿Usar un optoacoplador lineal sería una buena idea?, en caso positiv, ¿Alguien conoce algun plano? La precisión de la que hablo es de aproximadamente 0,1v, aunque podría ser un poco menos preciso.

En las líneas V1 y V2 del circuito, debes conectar resistencias para crear un divisor de tensión  (ganancia menor que 1) y se conectan directamente a la fase y al neutro.

Digamos que deseas medir 220VAC, entonces tendrías que el voltaje pico máximo es 331V aproximadamente.

Se asume un voltaje un poco mayor, digamos 320, entonces se atenúa su voltaje  a  10V, es decir que:



Podemos asumir que Rx es de 1Megaohmio Y Ry sería 31M

Ahora bien la resistencia de 31M, la puedes dividir en dos, de esa manera las entrada positiva del amplificador A2, estaría protegida con una resistencia:



El condensador puede ser un primer filtro para eliminar ruido de alta frecuencia de la red eléctrica., si escogemos una frecuencia de corte de 1 kHz:



C sería aproximadamente 5.1 pF.

Ahora tu señal ya varía entre +-10V pico, a la entrada del amplificador de instrumentación y debes atenuarla un poco más para los niveles de voltaje de tu ADC.

[Eduardo Rodas]

Medir el AC con precisión no es tan fácil, debes entender que existe el RMS y el true RMS. El primero lo puede hallar midiendo el valor máximo con el ADC que sería el valor pico, que multiplicado por la raíz de 2 sobre 2 te da el RMS. El otro es más complicado porque debes sumar los cuadrados de la media y luego sacar la raíz y además debes sincronizarlo con el cruce por cero de la onda sinusoidal.

El circuito de adaptación puede ser un simple divisor resistivo, pero para llevarlo al PIC debes montar ese voltaje ac sobre otro dc de 5v (offset) porque el PIC no admite voltajes negativos. Así el semiciclo positivo estará entre 2.5v y 5v y el semiciclo negativo estará entre 2.5 y 0v.

Aquí puedes ver varios ejemplos. http://electgpl.blogspot.com/search/label/MICROCONTROLADORES

[Robert76]

De lo que comenta Eduardo me surge una pregunta.
Tienes que leer una señal instantánea, o bien leer un valor eficaz?

[Picuino]

El valor de pico de la onda senoidal suele estar reducido en tensión debido a la mayor carga de corriente que existe por el tercer armónico.
https://fornieles.es/perturbaciones-electricas/tercer-armonico-electrico/

Si quieres buena precisión, lo mejor es calcular el valor RMS de la tensión.
https://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficaz


Si te vale un valor aproximado con pocos voltios de error, con el valor de pico filtrado tienes suficiente.

[DominusDRR]

También podría usar un voltímetro en un chip:

[tsu_electronica]

espero te sirva amigo es de una revista que tengo y recordé.

[rafaelrg06]

Muchas gracias amigos. El esclarecimiento de Dominus fue consistente, y me alegro de tener respuesta de Nocturno. Creo que voy a trabajar con el valor pico de la onda en un primer paso y de ser necesario voy a profundizar en precisión. Definitivamente voy a trabajar con un transformador.
Saludos cordiales

[rafaelrg06]

Para responder la pregunta de Robert76, voy a trabajar con valor eficaz (RMS), en un primer paso. Más adelante, de ser necesario obtener más precisión revisaría la posibilidad de calcular el TrueRMS. Quería inicialmente trabajar con una fuente conmutada para alimentar el PIC y pensaba en un optoacoplador para medr el voltaje ac, pero ahora, revisando las esclarecedoras respuestas, creo que lo ideal es una fuente con transformador y del secundario hago la medición.

Por otra parte quiero decirles que puse el link del video del proyecto Display POV (en las ruedas de una moto), que hace más de un año había sbido el proyecto completo pero estaba pendiente el video (que lo subí en esa misma fecha pero pensaba que había publicado el link pero revisé y no estaba ).

Saludos cordiales