Детектор наличия сетевого напряжения с оптронной развязкой

Приведённая ниже схема может использоваться для диагностики наличия на нагрузке сетевого напряжения, либо для диагностики замкнутости контактов силового реле, управляющего включением нагрузки (в зависимости от места подключения). Выходной сигнал организован через оптронную развязку, что позволяет спокойно и безопасно забирать его для дальнейшего использования в различных схемах на микроконтроллерах.

Схема диагностики:

Принцип действия схемы очень простой:

• при наличии сетевого напряжения на входе, — светодиод оптрона запитан, соответственно, транзистор оптрона открыт и на выходе схемы низкий уровень сигнала
• при отсутствии напряжения на входе, — сетодиод оптрона не запитан, соответственно, транзистор оптрона закрыт и на выходе схемы высокий уровень сигнала

Питание светодиода оптрона организовано через схему с гасящим конденсатором. Воспользовавшись онлайн-калькулятором из статьи про расчёт блоков питания с гасящим конденсатором, находим, что для тока нагрузки около 5 мА нужен гасящий конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ. При этом максимальный ток (при Uвых=0, то есть при КЗ в нагрузке) не будет превышать 6,3 мА. А если допустить, что действующее напряжение питания может изменяться в пределах от 85В до 260В, то для этих значений ток КЗ составит 2,4 мА и 7,4 мА соответственно (нас вполне устраивает).

В отличии от классического блока питания с гасящим конденсатором, в нашем случае отсутствует стабилитрон. Это объясняется тем, что ток нагрузки у нас будет практически постоянным (маломощный светодиод оптрона практически не греется, плюс есть токоограничивающий резистор R₃, защищающий от небольшого плавания параметров светодиода и напряжения сети).

На рисунках ниже показаны варианты подключения детектора:

Если детектор подключен параллельно нагрузке, то он будет запитываться одновременно с нагрузкой и, соответственно, сигнализировать о наличии или отсутствии напряжения на нагрузке (если детектор запитан — значит нагрузка тоже запитана, если детектор не запитан — значит не запитана и нагрузка).

Если детектор подключен параллельно контактам силового реле, то он будет запитан при разомкнутых контактах реле и не запитан при замкнутых контактах. Соответственно, в этом случае детектор будет сигнализировать о состоянии контактов силового реле, из чего, впрочем, всё равно можно сделать вывод о наличии или отсутствии напряжения на нагрузке (здесь наоборот, если детектор запитан — значит нагрузка не запитана, если детектор не запитан — значит нагрузка запитана).

P.S. По похожей схеме (с гасящим конденсатором) иногда делают светодиодные индикаторы в выключателях, разница только в том, что там не важны пульсации, поэтому отсутствует сглаживающий конденсатор, а вместо моста (двухполупериодный выпрямитель) просто параллельно светодиоду включен обычный выпрямительный диод в обратном направлении (чтоб обратным напряжением светодиод не пробило).