单片机检测220v交流电通断电路

给大家分享一个实际项目中用单片机检测220v交流电通断的电路。

原理是这样:
1) 当220v断开时,光耦不导通,右侧为一阻容电路,SIG_IN1电平是高电平
2) 当220v导通时,在交流电的正半周期,光耦导通,3和4脚近似短路,SIG_IN1为低电平;在交流电的负半周期,光耦不导通,此时SIG_IN1电压为多少呢? 注意并不是高电平。原因是电容要充电,需要一定的时间,时间常数为100K*2.2uF=0.22s。而220V交流电频率为50Hz,周期为0.02s,负半周时间只有0.01s,电容远远没有充满电,所有对单片机来说还是低电平。
这样就实现了在220V断开时单片机检测为高电平,当220V导通时单片机检测为低电平的逻辑。

附上实际测量的波形:
1)SIG_IN1 波形图

 

2)光耦1脚和SIG_IN1波形图

更新(2019年6月26日)

感谢评论区众多网友的讨论,有几个地方在此补充一下:

1)上述电路前面2个电阻的选取问题,现在两个都是100K,电流大约是0.5mA,这个电流设计的太小了,设计到20mA左右比较合适,具体参考你选用的PC817的芯片手册。 这个电流同时会影响后端C17电容的放电速度。另外要考虑电阻封装,由于电阻的电压和功率较大,要保证不超过额定值,防止爆了。

2)IN4148的作用是保护光耦不被反向电压击穿

3)LED指示灯,可以前端,用来指示是否有电。

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单片机检测220v交流电通断电路》上有47条评论

        1. wuya

          现在的电流大约0.5mA,不过在我这边PC817是可以正常工作的。你的没法工作,那你尝试减小电阻使其电流在5ma以上试试。http://bbs.21ic.com/icview-582580-1-1.html 这个电流问题,这里也讨论过,sohowork 这个人他说他的产品电路低于0.5mA,也可以正常工作。你再试试,有结果时告诉我一声。
          另外注意电阻的选择,别把电阻烧掉了。

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        2. fly

          我觉得应该是用的PC817型号不一样。现在有不少不同的厂家都产PC817这种器件,每个厂家的参数都不一样。有的输入电流几百微安仍然可以工作。还有一个比较重要的参数是电流传输比(CTR),类似于三极管的放大倍数。在出BOM的时候一定要写全器件的厂家和型号的全称。

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          1. fly

            CTR = IC/If, 也就是 IC = If * CTR. 在流经光耦的发光二极管电流一定的情况下, CRT越大则光敏三极管一侧的电流越大。图中C17放电也就越快。所以采用不同厂家的PC817,用同样的电路得到的结果可能是不一样的。

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    1. fly

      在交流电的正半周,PC817内部的led发光,此时充满电的电容就会通过PC817内部的光敏三极管放电。放电电流从PC817的4脚,经光敏三极管,流到3脚,也就是地(同时也是电容另一极)。电容放到光耦前面理论上应该也是可以的,但对电容耐压要求会高好多,成本更高一些。

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    1. wuya

      我觉得针对本文的电路,选择里面图1或2的设计更合适。
      LED放在220V前面确实有好处,这样即使后面没有3.3V,也可以通过LED指示灯来判断220V通断。

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    1. Topsemic 文章作者

      反向电压时,理论是截止,完全关断的,但是实际总会有漏电流,加上D8,可以保证落在光耦反向压降不大于1N4148导通压降,防止反向击穿。

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  1. 云在

    您好,我这边有一个继电器去控制220VAC的通断,当我继电器通断时,我在检测端SIG-IN1用示波器看到了+-10V的电压跳变。不知道用什么办法能滤除这个电压跳变,请各位大神给点建议。

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  2. 淡淡的

    R33(100K)和R39(100K)分别置于L,N上,跟一个电阻200K至于一个交流线上,这样有什么好处吗?在安全距离满足的情况下,我觉得是一样的效果,不知,这样的理解是否正确。

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    1. Topsemic 文章作者

      2个电阻,每个电阻的功率是1个电阻的一半,电阻选型时就不需要那么大的额定功率了。
      用两个100K还有一个好处是,把弱电和强电部分隔离开,安全性增强了

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    1. Topsemic 文章作者

      可以不加。理论上1N4007在加反向电压时应该马上截止,但实际上它并不是马上截止的,而是需要一个很短的时间 (反向恢复时间),虽然这个时间很短(1-2us), 但在这个时间会有反方向电压加到光耦输入端,我没有测试过会不会造成损坏,但毕竟是隐患。快速导通二极管1N4148可以防止反向电压引起的损坏。

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