Interruptor de detección de corriente CA con transformador de corriente

Estoy luchando por diseñar un circuito que interprete las señales de un transformador de corriente SCT013 y active una señal constante de 5v (que irá a un microcontrolador) cuando se alcance un determinado umbral de corriente.

Pensé que podría lograr esto tomando la señal de CA cargada del CT y rectificándola con un puente rectificador y un capacitor de suavizado. Luego conecte esto a la base de un transistor que emitirá una señal de baja corriente de 5v.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Pensé que al ajustar el valor de R2 podría hacer que el transistor se 'disparara' en diferentes niveles de corriente. La elección del transistor fue arbitraria, solo quería ver si podía obtener la señal rectificada para 'disparar' el transistor. El TC produce una corriente entre 0 y 50ma, su relación es 1:2000. Me gustaría que el circuito envíe una señal si la corriente alterna está por encima de 1 o 2 amperios.

Cuando pruebo este circuito, parece haber algún problema al conectar el puente rectificador a tierra.

Soy muy nuevo en el diseño de circuitos y especialmente en el uso de transistores, así que pido disculpas de antemano si este diseño es totalmente ridículo. Si es así, ¿cuál sería una forma más directa de lograr lo mismo? Me doy cuenta de que podría conectar la salida CT a un ADC en el microcontrolador y ver si la corriente fluye de esa manera. Pero me interesó el desafío y me gustaría aprender más sobre circuitos y transistores.

¡Gracias!

Respuestas (2)

No es ridículo, pero es un poco complicado con el transistor de salida, y te has perdido un truco sobre cómo cargar un transformador de corriente. Junto con el (buen) aislamiento del transformador de corriente, no debería haber ningún problema debido a la forma en que ha conectado a tierra el puente de diodos, ese bit está bien.

Normalmente, cuando usamos un transistor en este tipo de circuito de disparo, lo usamos en un emisor común. R2 es opcional, permite otro grado de libertad al seleccionar el nivel de activación, en lugar de ajustar R1. Este circuito tiene un nivel de disparo bastante bien definido cuando el voltaje base está alrededor de 0.7v.

Un transformador de corriente descargado es una salida de corriente, por lo que en este tipo de circuito, obtenemos una rectificación mucho 'mejor' al colocar la carga después del rectificador, esto elimina casi toda la caída directa del diodo de la salida.

Para un circuito barato y alegre, con un umbral bastante más irregular, tendería a usar el segundo circuito. El zener fija el voltaje de salida para que sea seguro para la entrada digital del microcontrolador, y el voltaje de umbral es cualquier nivel mal definido que use la entrada del microcontrolador.

Por supuesto, si el zener del segundo circuito falla, puede freír el microcontrolador, el primer circuito requiere múltiples fallas para hacerlo, por lo que puede preferir el primero.

El valor de su capacitor de 1uF es un poco desconcertante, ya que junto con la carga de 650 ohmios, la constante de tiempo está muy por debajo de un ciclo de red, lo que hará que el circuito se encienda y apague 100 veces por segundo. Quizás esto es lo que desea, en cuyo caso podría omitir C1. Si desea estabilizar la salida, entonces C1 debería ser mucho más grande como se muestra (o aún más grande), aunque todavía habrá corrientes intermedias para las cuales la salida se encenderá y apagará a la frecuencia de la red.

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¡Guau! esta es una respuesta realmente fantástica, gracias :) He colocado R1 después del rectificador, lo que lo hace más grande parece hacer que la onda sea más estable, pero estoy confundido sobre cómo podría calcular un tamaño ideal para él, ¿sigue siendo una carga? resistencia si se usa después de la rectificación? También por 'buen' aislamiento, ¿quiere decir que debería agregar algo de protección alrededor del CT? va a estar en un revoltijo de cables. Genial tener ese circuito zener en mi bolsillo trasero
¡Este circuito está funcionando muy bien ahora! simplemente ajustando R3 y R2 para obtener el corte correcto
@CarterPayne Si está colocando la resistencia después del puente, recuerde proporcionar una ruta secundaria para la corriente si falla el puente o la resistencia. Me vienen a la mente los diodos zener antiparalelos directamente a través del secundario del transformador.
@winny No hay condiciones bajo las cuales la salida de -000 se vuelva peligrosa en caso de falla del componente. El CT ya tiene un TVS en la salida que limita el voltaje máximo a unos 30 voltios pico a pico.
@JackCreasey Genial! No estaba en el esquema, así que supuse que era un CT recto.

Su principal problema puede depender de qué SCR-013 CT tenga. Espero que tengas un SCT-013-005 o SCT-013-010:ingrese la descripción de la imagen aquí

Le recomendaría que use un -005 o -010, pero parece que probablemente ya tenga un -000 que es 100 A de escala completa (para una salida de 50 mA).

Su segundo problema es que R2 en su esquema no le permitirá establecer un nivel de activación con mucha precisión, si es que lo hace. Necesita investigar un poco más los amplificadores BJT.

Si su CT es de 50 mA RMS a escala completa, y si desea generar aproximadamente 1 V RMS, puede calcular cuál es la carga deseada.

(1 V)/(50 mA) = 20 ohmios

Suponiendo que le importa poco la linealidad y puede aceptar una baja precisión, podría aumentar el voltaje de salida para decir 10 V RMS a escala completa. Esto necesitaría una resistencia de carga de unos 200 ohmios.

Entonces, para un CT de -000, obtendría aproximadamente 0.1 V RMS por amperio. Claramente, esto no es suficiente para rectificar con un puente rectificador (incluso si se tratara de diodos Schottky, estaría en problemas. Debería leer un poco aquí para ayudarlo a comprender mejor el CT).

Puede aumentar la sensibilidad de un -000 pasando múltiples vueltas a través del CT. 4 bucles lo harían 25 A a escala completa, 5 bucles lo harían a 20 A a escala completa. Usando 4 bucles y aún con una carga de 200 ohmios, ahora tiene alrededor de 0,4 V RMS o alrededor de 800 mV de pico por amperio.

Suponiendo que no le importe la linealidad, puede rectificar la salida antes de la resistencia de carga... pero esto realmente causa estragos en la linealidad de la escala.

Una vez que se rectifica la salida, es mejor recortar la salida, y le recomiendo que use algo como un TL431 o un Zener de 4.7 V para proteger el puerto MCU DIO.

Este tipo de esquema puede funcionar para usted:

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Gracias por la respuesta, Jack, tengo el -000, el interruptor está funcionando en algunos circuitos de 40-60 amperios, así que necesitaba el rango. Gracias por el enlace! buen consejo con el zener en la salida, lo haré