Sensor de queda de energia

Rastreie a linha de alimentação de 230 VAC com seu HW favorito usando um circuito pequeno, eficiente e barato.

Em meu tutorial de campainha sem fio, dei o conselho sobre como obter um sinal digital de uma fonte de 12 Vac para que pudesse ser lido com qualquer HW desejado. Essa solução não é válida para alta tensão, pois a potência dissipada não é aceitável. Descrevo aqui outro circuito que resolve o problema.

Se você deseja rastrear quando ocorre um blecaute, pode haver várias soluções:

• Use um transformador para reduzir a tensão, retifique e adapte o sinal ao seu sistema.
• Pegue qualquer carregador de telefone que você tenha em sua gaveta, desmonte-o, remova o capacitor de saída ou altere-o para um valor menor para obter uma resposta mais rápida e você terá seu sinal de 5 Vdc.
• Construa o seguinte circuito explicado.
• P.S .:nos comentários, há JT propondo outra solução muito interessante com uma válvula de neon de 230 V e um LDR.

Todas essas três soluções são perfeitamente válidas e é fácil entender os prós e os contras de cada uma. Mas, na minha opinião, a solução proposta é a mais barata, a mais eficiente e a menor.

O circuito:

Explicação

Para aqueles que não gostam de eletrônica, aqui está a explicação de por que isso funciona:

No mundo DC, um capacitor é apenas um reservatório e, idealmente, no termo estacionário, podemos considerá-lo como um circuito aberto (impedância infinita). Mas no mundo CA, um capacitor representa uma impedância, que é calculada como Z =1 / (2 * pi * freq * C). Nesse caso, com um capacitor de 100 nF seria equivalente a quase 32 kOhm. Aplicando a fórmula mais popular em eletrônica (V =I * R), que dá cerca de 7 mA de corrente. Mas espere, eu aprendi na escola que se a voltagem for muito, eu poderia reduzi-la com um divisor de voltagem usando apenas dois resistores de valor apropriado; então, por que não fazer o mesmo diretamente com um resistor de 32 kOhm ?? A resposta é que o resistor esquentaria bastante (1,65 W), mas o capacitor não, porque não consome energia real, apenas reativa, que não produz trabalho (trabalho =calor). Esse é um tópico bastante complexo em eletrônica, que não vou explicar aqui, mas como uma dica rápida sobre como pensar sobre isso, imagine o capacitor como uma membrana flexível; os elétrons não passam, como seria o caso de um resistor, mas eles empurram a membrana e seu efeito é transmitido aos elétrons do outro lado da membrana. Desta forma, aproveitamos a queda de alta tensão gratuita no capacitor e retificamos a baixa tensão CA restante, como faríamos com um transformador normal. Para resumir, nós fizemos o mesmo com um transformador volumoso (para reduzir a tensão), mas com apenas um capacitor simples e barato e consumindo menos energia. Não é lindo?

Há outra diferença em comparação com o uso de um transformador:a corrente é limitada. Com um transformador, seu capacitor de baixa tensão (o de 47 uF) vai absorver toda a corrente necessária até atingir a tensão retificada, mas isso não acontece na solução proposta, onde a corrente é limitada pela impedância do capacitor e pela tensão retificada depende da carga. Isso torna os valores do capacitor e do resistor no lado da baixa tensão críticos. Embora pequenos valores diferentes também possam funcionar (a eletrônica raramente é uma ciência precisa em termos de valores de componentes), não há muita margem; mas se estiver usando um transformador, uma variação de ordem de magnitude no resistor e no capacitor não seria um grande negócio.

Nota para redes de energia 110 Vca 60 Hz

O circuito representado é destinado a 230 Vac 50 Hz. Para ter o equivalente a 110 Vca 60 Hz, basta usar um capacitor 150 nF ou 220 nF em vez de 100 nF. Na verdade, um capacitor de 150 nF é adequado até para ambos os sistemas, mas o 100 nF proposto tem uma resposta mais rápida.

Uso prático

Eu uso este circuito no meu sistema de automação residencial, conectado diretamente a um Raspberry Pi, que é alimentado por um adaptador padrão de 5 V, mas também em paralelo com um banco de energia. Sempre que ocorre um apagão, o banco de energia continua alimentando o Raspberry, mas a queda de energia é detectada, enviando-me uma notificação graças ao Domoticz, meu sistema de automação residencial. Obviamente, para enviar a notificação, ou tem o seu router com UPS, como eu (15 € em segunda mão), ou está ligado à rede móvel. Dessa forma, posso saber exatamente quando e por quanto tempo o blecaute aconteceu e fazer algumas tarefas automáticas quando a energia retornar, como desligar minhas luzes Hue que inevitavelmente ligam ao ligar.

Aviso

Acredito que você não seja burro, mas devo avisar de qualquer maneira que você está lidando com alta voltagem que pode causar ferimentos e até a morte. Tome cuidado ao colocar este projeto em prática. Eu recomendaria que você, depois de terminar o circuito, sele-o de alguma forma (cola quente talvez? Eu adoro), para que você não toque em partes vivas acidentalmente ao ter seus dedos distraídos com outra coisa que possa estar no mesma caixa.

P.S .:Segurança

Eu edito o artigo para adicionar esta seção, a fim de dar mais ênfase nas medidas de segurança a serem levadas em consideração, conforme destacado por alguns amigos nos comentários.

Em primeiro lugar, uma vez que estamos lidando com alta tensão (alta tensão pode ser um conceito relativo, não apenas a definição de qualquer campo técnico conforme observado em um comentário abaixo), eu recomendaria evitar brincar com isso se você não estiver familiarizado com eletricidade .

Em segundo lugar, como dito originalmente, mas é bom repetir, você deve selar o circuito, não apenas para evitar que você toque em partes energizadas, mas também em qualquer outro fio ao redor, ou o que quer que seja. A propósito, tentei queimar cola quente e parece ser seguro o suficiente.

Terceiro, o circuito descrito acima não contém medidas de segurança. Uma recomendação para proteger o circuito contra possíveis falhas e surtos seria a seguinte:

O MOV (V1) protege o circuito contra surtos, que podem afetar C1, e o fusível evita o risco em caso de curto-circuito. Lembre-se de que as classificações são para 230 Vac, use valores apropriados para outras tensões.

Ainda assim, gostaria de ressaltar, que esse circuito não é uma bomba! Se C1 estiver OK, não importa muito o que aconteça com o resto dos componentes, porque a corrente seria limitada a 7 mA. É por isso que não especifico as classificações para BR1, C2 e R1. No pior caso, se o ramal R1-U1 abrir, a tensão em C2 tenderá LENTAMENTE a aumentar até 325 V e, eventualmente, se sua classificação estiver abaixo desse valor, obviamente irá falhar de uma forma não muito espetacular. Na minha opinião, é melhor usar um capacitor de baixa tensão para fazê-lo falhar o mais rápido -> menos energia (lembre-se, a corrente é limitada, então um curto-circuito em C2 está OK). Usar um capacitor eletrolítico de 400 V seria muito volumoso e, no caso explicado, permaneceria carregado com uma tensão e energia perigosas. Um zener em paralelo ao C2 seria ainda melhor, assim esse capacitor vai sobreviver. O outro fato importante, é que a falha típica de capacitores de filme, como C1, é o circuito aberto. Na verdade, contra picos de tensão eles reagem perdendo capacitância, mas ainda assim funcionando, devido à sua propriedade de “autocura”.

Fonte:Sensor de queda de energia