Sensor voor stroomuitval

Volg de 230 VAC-stroomlijn met uw favoriete HW met behulp van een klein, efficiënt en goedkoop circuit.

In mijn tutorial over draadloze deurbel gaf ik het advies over hoe je een digitaal signaal van een 12 Vac-bron kunt krijgen, zodat het met elke gewenste HW kan worden uitgelezen. Die oplossing is niet geldig voor hoogspanning, omdat het gedissipeerde vermogen niet acceptabel is. Hierbij beschrijf ik een ander circuit dat het probleem oplost.

Als u wilt bijhouden wanneer een black-out optreedt, zijn er mogelijk verschillende oplossingen:

• Gebruik een transformator om de spanning te verlagen, te corrigeren en het signaal aan uw systeem aan te passen.
• Pak de telefoonoplader die je in je la hebt, haal hem uit elkaar, verwijder de uitgangscondensator of vervang hem voor een lagere waarde om sneller te reageren, en daar heb je je 5 Vdc-signaal.
• Bouw het volgende uitgelegde circuit.
• P.S.:in de commentaren stelt JT een andere zeer interessante oplossing voor met een 230 V neonbuis en een LDR.

Al deze drie oplossingen zijn volkomen geldig en het is gemakkelijk om de voor- en nadelen van elke oplossing te begrijpen. Maar naar mijn mening is de voorgestelde oplossing de goedkoopste, meest efficiënte en kleinste.

Het circuit:

Uitleg

Voor degenen die niet van elektronica houden, hier is de uitleg waarom dit werkt:

In de DC-wereld is een condensator slechts een reservoir en idealiter, in de stationaire term, kunnen we hem beschouwen als een open circuit (oneindige impedantie). Maar in de AC-wereld vertegenwoordigt een condensator een impedantie, die wordt berekend als Z =1/(2*pi*freq*C). In dit geval zou het met een condensator van 100 nF gelijk zijn aan bijna 32 kOhm. Door toepassing van de meest populaire formule in de elektronica (V =I*R), geeft dat ongeveer 7 mA stroom. Maar wacht, ik heb op school geleerd dat als de spanning te hoog is, ik deze kan verlagen met een spanningsdeler met slechts twee weerstanden van de juiste waarde; dus waarom niet hetzelfde rechtstreeks doen met een weerstand van 32 kOhm?? Het antwoord is dat de weerstand behoorlijk veel zou opwarmen (1,65 W), maar de condensator niet, omdat hij geen echt vermogen verbruikt, alleen reactief, die geen werk produceert (werk =warmte). Dat is een behoorlijk complex onderwerp in de elektronica, dat ik hier niet ga uitleggen, maar als een snelle hint over hoe je erover moet denken, stel je de condensator voor als een flexibel membraan; elektronen gaan er niet doorheen, zoals bij een weerstand het geval zou zijn, maar ze duwen het membraan en hun effect wordt doorgegeven aan de elektronen aan de andere kant van het membraan. Op deze manier profiteren we van de kostenloze hoogspanningsval in de condensator en corrigeren we de resterende lage wisselspanning zoals we zouden doen met een gewone transformator. Samenvattend deden we ongeveer hetzelfde als met een volumineuze transformator (om de spanning te verlagen), maar dan met een simpele goedkope condensator en minder stroomverbruik. Is het niet prachtig?

Er is nog een verschil met het gebruik van een transformator:de stroom is beperkt. Met een transformator zal uw laagspanningscondensator (de 47 uF-condensator) alle benodigde stroom absorberen totdat deze de gelijkgerichte spanning bereikt, maar dat gebeurt niet in de voorgestelde oplossing, waar de stroom wordt beperkt door de impedantie van de condensator en de gelijkgerichte spanning hangt af van de belasting. Dat maakt de waarden van de condensator en weerstand aan de laagspanningszijde kritisch. Hoewel kleine verschillende waarden ook zouden kunnen werken (elektronica is zelden een nauwkeurige wetenschap in termen van componentwaarden), is er niet veel marge; maar als je een transformator gebruikt, zou een variatie van één grootteorde in de weerstand en condensator geen probleem zijn.

Opmerking voor 110 Vac 60 Hz powernets

De weergegeven schakeling is bedoeld voor 230 Vac 50 Hz. Om het equivalent voor 110 Vac 60Hz te hebben, gebruikt u gewoon een 150 nF of 220 nF condensator in plaats van de 100 nF. Een condensator van 150 nF is zelfs geschikt voor beide systemen, maar de voorgestelde 100 nF reageert sneller.

Praktisch gebruik

Ik gebruik dit circuit in mijn domoticasysteem, rechtstreeks aangesloten op een Raspberry Pi, die wordt gevoed door een standaard 5 V-adapter, maar ook parallel met een powerbank. Telkens wanneer zich een black-out voordoet, blijft de powerbank de Raspberry voeden, maar de stroomstoring wordt gedetecteerd en stuurt me een melding dankzij Domoticz, mijn domoticasysteem. Het is duidelijk dat om de melding te verzenden, je ofwel je router met een UPS hebt, zoals ik (15 € tweedehands), of je bent verbonden met het mobiele netwerk. Op deze manier kan ik precies weten wanneer en hoe lang de stroomuitval heeft plaatsgevonden en een aantal automatische taken uitvoeren wanneer de stroom weer terugkeert, zoals het uitschakelen van mijn Hue-lampen die onvermijdelijk worden ingeschakeld bij het inschakelen.

Waarschuwing

Ik geloof dat je niet dom bent, maar ik zal je toch waarschuwen dat je te maken hebt met hoogspanning die verwondingen en zelfs de dood kan veroorzaken. Pas op als u dit project in de praktijk brengt. Ik zou je aanraden dat als je eenmaal klaar bent met het circuit, je het op de een of andere manier verzegelt (hete lijm misschien? Ik hou ervan), zodat je niet per ongeluk spanningvoerende delen aanraakt wanneer je vingers worden afgeleid door iets anders dat zich in de dezelfde doos.

P.S.:Veiligheid

Ik bewerk het artikel om deze sectie toe te voegen, om meer nadruk te leggen op de veiligheidsmaatregelen waarmee rekening moet worden gehouden, zoals door sommige vrienden in de opmerkingen wordt benadrukt.

Ten eerste, aangezien we te maken hebben met hoogspanning (hoogspanning kan een relatief concept zijn, niet alleen de definitie van welk technisch gebied dan ook zoals vermeld in een opmerking hieronder), zou ik aanraden om hier niet mee te spelen als je niet bekend bent met elektriciteit .

Ten tweede, zoals oorspronkelijk gezegd, maar het is goed om te herhalen, je moet het circuit afdichten, niet alleen om te voorkomen dat je spanningvoerende delen aanraakt, maar ook elke andere draad in de buurt, of wat dan ook. Trouwens, ik heb geprobeerd hete lijm te verbranden en het lijkt veilig genoeg.

Ten derde bevat het hierboven beschreven circuit geen veiligheidsmaatregelen. Een aanbeveling om het circuit te beschermen tegen mogelijke storingen en pieken is als volgt:

De MOV (V1) beschermt het circuit tegen spanningspieken, die C1 kunnen beïnvloeden, en de zekering vermijdt het risico in geval van kortsluiting in het circuit. Houd er rekening mee dat de nominale waarden voor 230 Vac zijn, gebruik geschikte waarden voor andere spanningen.

Toch wil ik opmerken, dat dit circuit geen bom is! Als C1 in orde is, maakt het niet veel uit wat er met de rest van de componenten gebeurt, omdat de stroom beperkt zou zijn tot 7 mA. Daarom specificeer ik de classificaties voor BR1, C2 en R1 niet. In het ergste geval, als de R1-U1-tak opent, zal de spanning op C2 LANGZAAM stijgen tot 325 V en uiteindelijk, als de classificatie onder die waarde ligt, zal deze uiteraard op een niet erg spectaculaire manier falen. Naar mijn mening is het beter om een ​​condensator met een lage spanning te gebruiken om deze zo snel mogelijk te laten falen -> minder energie (onthoud dat de stroom beperkt is, dus een kortsluiting in C2 is OK). Het gebruik van een elektrolytische condensator van 400 V zou zeer volumineus zijn en zou in het toegelichte geval belast blijven met een gevaarlijke spanning en energie. Een zener parallel aan C2 zou nog beter zijn, op deze manier zal die condensator overleven. Het andere belangrijke feit is dat het typische falen van filmcondensatoren, zoals C1, een open circuit is. In feite reageren ze op spanningspieken met verlies van capaciteit, maar werken ze nog steeds, vanwege de "zelfherstellende" eigenschap.

Bron:Stroomuitvalsensor