Medición de tensión CA con un microcontrolador

¿Necesito usar un transformador?

No, no lo haces. Necesita aislamiento entre la línea eléctrica y cualquier cosa que pueda tocar. Un transformador en algún lugar de la cadena es una forma de lograrlo, pero no la única.

Probablemente no usaría un transformador. En este caso, es útil tener lo que está midiendo vinculado directamente a la referencia de la señal que está midiendo. En su caso, eso significa conectar el suelo del microcontrolador a la línea neutral.

Todo lo que esté conectado a una línea de CA, activa o neutra, debe considerarse vivo y peligroso. En este caso significa que el micro está en voltajes inseguros y debe aislarse de cualquier cosa que pueda tocar cuando el producto esté debidamente sellado. Probablemente usaría optoaisladores entre el micro y el resto del circuito. Las señales digitales pueden atravesar una barrera de aislamiento mucho mejor que las señales analógicas. Al no aislar la señal analógica, obtiene mejores mediciones. Luego, los valores digitales se pueden enviar a través del aislamiento sin corrupción.

¿Cuál es la ecuación correcta para C1?

La mejor manera de verlo es considerar la impedancia de C1 en relación con lo que está impulsando. En su circuito, hay resistencias de 1 kΩ a 5 V y tierra, por lo que el lado derecho de la tapa conduce una carga de 500 Ω. El lado izquierdo de la tapa es impulsado por una fuente de 400 Ω. Eso significa que la tapa causará una atenuación a la mitad cuando su impedancia sea de 900 Ω.

Digamos que desea que la impedancia del límite no exceda 1/100 de eso a 50 Hz para que tenga poco efecto en la mezcla de armónicos. La ecuación para obtener la capacitancia que tiene una impedancia específica a una frecuencia específica es:

  C = 1 / (2 Π f R)

Cuando f está en Hz y R en ohmios, entonces C está en faradios. Por lo tanto, 9 Ω a 50 Hz requiere 355 µF. Sin embargo, ese gran valor se debe a la impedancia excesivamente baja que debe impulsar la tapa. No es necesario que R3 y R4 sean tan bajos como los tiene. Pueden ser fácilmente 10 veces más altos.

¿Necesito usar un transformador?

Si tu puedes. Si necesita preguntar, entonces no tiene la experiencia suficiente para desarrollar el circuito que no usa un transformador. Yo usaría un transformador y tengo bastante experiencia.

Otro problema: el voltaje de la red no se desarrolla con respecto a tierra, es relativo al neutro y el neutro puede o no estar conectado a tierra. Esto asegura que una conexión galvánica directa a cables vivos sea peligrosa.

Entonces, use un transformador y eso inevitablemente resuelve el problema de C1 (que ha dibujado incorrectamente como un electrolítico) porque puede polarizar el secundario del transformador a la mitad del voltaje de referencia de su ADC y, por lo tanto, medir la oscilación completa.

Si desea medir la potencia, debe multiplicar las formas de onda de voltaje y corriente. Si desea "estimar mal" la potencia, puede convertir cada uno a CC y adivinar el factor de potencia de la carga y probablemente estar a una milla de distancia.