Stromausfallsensor

Verfolgen Sie die 230-VAC-Stromleitung mit Ihrer Lieblings-HW mithilfe einer kleinen, effizienten und kostengünstigen Schaltung.

In meinem Tutorial zur drahtlosen Türklingel habe ich Ratschläge gegeben, wie man ein digitales Signal von einer 12-V-Wechselstromquelle erhält, damit es mit jeder gewünschten Hardware gelesen werden kann. Diese Lösung gilt nicht für Hochspannung, da die Verlustleistung nicht akzeptabel ist. Hiermit beschreibe ich eine andere Schaltung, die das Problem löst.

Wenn Sie verfolgen möchten, wann ein Stromausfall auftritt, gibt es möglicherweise mehrere Lösungen:

• Verwenden Sie einen Transformator, um die Spannung zu reduzieren, gleichzurichten und das Signal an Ihr System anzupassen.
• Besorgen Sie sich das Telefonladegerät, das Sie in Ihrer Schublade haben, zerlegen Sie es, entfernen Sie den Ausgangskondensator oder ändern Sie ihn auf einen niedrigeren Wert, um eine schnellere Reaktion zu erzielen, und schon haben Sie Ihr 5-V-DC-Signal.
• Bauen Sie die folgende erläuterte Schaltung auf.
• P.S.:In den Kommentaren schlägt JT eine weitere sehr interessante Lösung mit einer 230-V-Neonröhre und einem LDR vor.

Alle diese drei Lösungen sind absolut gültig, und es ist leicht, die Vor- und Nachteile jeder einzelnen zu verstehen. Aber meiner Meinung nach ist die vorgeschlagene Lösung die billigste, effizienteste und kleinste.

Die Strecke:

Erklärung

Für diejenigen, die sich nicht für Elektronik interessieren, hier ist die Erklärung, warum dies funktioniert:

In der DC-Welt ist ein Kondensator nur ein Reservoir und idealerweise können wir ihn stationär als Leerlauf (unendliche Impedanz) betrachten. Aber in der AC-Welt stellt ein Kondensator eine Impedanz dar, die als Z =1/(2*pi*freq*C) berechnet wird. In diesem Fall würde das mit einem 100 nF Kondensator fast 32 kOhm entsprechen. Bei Anwendung der gängigsten Formel in der Elektronik (V =I*R) ergibt sich ein Strom von etwa 7 mA. Aber Moment, ich habe in der Schule gelernt, dass ich, wenn die Spannung zu groß ist, sie mit einem Spannungsteiler mit nur zwei Widerständen mit dem entsprechenden Wert reduzieren kann; Also, warum nicht gleich mit einem 32 kOhm-Widerstand? Die Antwort ist, dass der Widerstand ziemlich stark erhitzen würde (1,65 W), der Kondensator jedoch nicht, da er keine Wirkleistung verbraucht, sondern nur reaktiv, die keine Arbeit (Arbeit =Wärme) erzeugt. Das ist ein ziemlich komplexes Thema in der Elektronik, das ich hier nicht erklären werde, aber als kurzer Hinweis, wie man darüber nachdenken sollte, stellen Sie sich den Kondensator als flexible Membran vor; Elektronen passieren nicht wie bei einem Widerstand, sondern drücken die Membran und ihre Wirkung wird auf die Elektronen auf der anderen Seite der Membran übertragen. Auf diese Weise nutzen wir den kostenlosen hohen Spannungsabfall im Kondensator und richten die verbleibende niedrige Wechselspannung wie bei einem normalen Transformator gleich. Zusammenfassend haben wir das gleiche wie bei einem voluminösen Transformator (um die Spannung zu reduzieren) gemacht, aber nur mit einem einfachen billigen Kondensator und weniger Strom verbraucht. Ist es nicht wunderschön?

Es gibt noch einen weiteren Unterschied zur Verwendung eines Transformators:Der Strom ist begrenzt. Bei einem Transformator absorbiert Ihr Niederspannungskondensator (der 47 uF-Kondensator) den gesamten erforderlichen Strom, bis er die gleichgerichtete Spannung erreicht, aber das passiert bei der vorgeschlagenen Lösung nicht, bei der der Strom durch die Impedanz des Kondensators und die gleichgerichtete Spannung begrenzt wird hängt von der belastung ab. Das macht die Werte von Kondensator und Widerstand auf der Niederspannungsseite kritisch. Obwohl auch geringfügig unterschiedliche Werte funktionieren könnten (Elektronik ist selten eine genaue Wissenschaft in Bezug auf Komponentenwerte), gibt es nicht viel Spielraum; Aber wenn Sie einen Transformator verwenden, wäre eine Variation des Widerstands und des Kondensators um eine Größenordnung keine große Sache.

Hinweis für 110 Vac 60 Hz Powernets

Der dargestellte Stromkreis ist für 230 Vac 50 Hz ausgelegt. Um das Äquivalent für 110 Vac 60Hz zu haben, verwenden Sie einfach einen 150 nF oder 220 nF Kondensator anstelle des 100 nF. Tatsächlich ist ein Kondensator mit 150 nF sogar für beide Systeme geeignet, aber der vorgeschlagene 100 nF hat eine schnellere Reaktion.

Praktische Verwendung

Ich verwende diese Schaltung in meinem Hausautomationssystem, das direkt an einen Raspberry Pi angeschlossen ist, der von einem Standard-5-V-Adapter gespeist wird, aber auch parallel zu einer Powerbank. Immer wenn ein Stromausfall auftritt, speist die Powerbank den Raspberry weiter, aber der Stromausfall wird erkannt und sendet mir dank Domoticz, meinem Hausautomationssystem, eine Benachrichtigung. Um die Benachrichtigung zu versenden, hast du natürlich entweder deinen Router mit einer USV wie ich (15 € gebraucht) oder du bist mit dem Mobilfunknetz verbunden. Auf diese Weise kann ich genau wissen, wann und wie lange der Blackout aufgetreten ist, und einige automatische Aufgaben ausführen, wenn der Strom zurückkehrt, wie zum Beispiel das Ausschalten meiner Hue-Leuchten, die sich beim Einschalten unweigerlich einschalten.

Warnung

Ich glaube, Sie sind nicht dumm, aber ich warne trotzdem, dass Sie es mit Hochspannung zu tun haben, die Sie verletzen und sogar sterben kann. Seien Sie vorsichtig, wenn Sie dieses Projekt in die Tat umsetzen. Ich würde dir empfehlen, wenn du die Schaltung fertig hast, sie irgendwie zu versiegeln (Heißkleber vielleicht? Ich liebe es), damit du nicht versehentlich stromführende Teile berührst, wenn deine Finger von etwas anderem abgelenkt werden, das sich im Inneren befinden könnte gleiche Box.

PS:Sicherheit

Ich bearbeite den Artikel, um diesen Abschnitt hinzuzufügen, um die zu berücksichtigenden Sicherheitsmaßnahmen stärker hervorzuheben, wie von einigen Freunden in den Kommentaren hervorgehoben.

Erstens, da wir es mit Hochspannung zu tun haben (Hochspannung kann ein relativer Begriff sein, nicht nur die Definition eines beliebigen technischen Bereichs, wie in einem Kommentar unten erwähnt), würde ich empfehlen, nicht damit herumzuspielen, wenn Sie mit Elektrizität nicht vertraut sind .

Zweitens, wie ursprünglich gesagt, aber es ist gut zu wiederholen, sollten Sie den Stromkreis abdichten, nicht nur, um zu vermeiden, dass Sie spannungsführende Teile berühren, sondern auch andere Drähte in der Nähe oder was auch immer. Übrigens habe ich versucht, Heißkleber zu verbrennen und es scheint sicher genug zu sein.

Drittens enthält die oben beschriebene Schaltung keine Sicherheitsmaßnahmen. Eine Empfehlung zum Schutz des Stromkreises gegen mögliche Ausfälle und Überspannungen wäre wie folgt:

Der MOV (V1) schützt den Stromkreis vor Überspannungen, die C1 beeinträchtigen könnten, und die Sicherung verhindert das Risiko eines Kurzschlusses im Stromkreis. Beachten Sie, dass die Nennwerte für 230 Vac gelten, verwenden Sie geeignete Werte für andere Spannungen.

Trotzdem möchte ich anmerken, dass diese Schaltung keine Bombe ist! Wenn C1 in Ordnung ist, spielt es keine Rolle, was mit den restlichen Komponenten passiert, da der Strom auf 7 mA begrenzt wäre. Deshalb gebe ich die Bewertungen für BR1, C2 und R1 nicht an. Im schlimmsten Fall, wenn sich der Zweig R1-U1 öffnet, wird die Spannung an C2 LANGSAM bis auf 325 V ansteigen und schließlich, wenn seine Nennleistung unter diesem Wert liegt, offensichtlich auf nicht sehr spektakuläre Weise versagen. Meiner Meinung nach ist es besser, einen Kondensator mit niedriger Nennspannung zu verwenden, damit er so schnell wie möglich ausfällt -> weniger Energie (denken Sie daran, dass der Strom begrenzt ist, daher ist ein Kurzschluss in C2 in Ordnung). Die Verwendung eines 400 V Elektrolytkondensators wäre sehr voluminös und würde im erläuterten Fall mit einer gefährlichen Spannung und Energie belastet bleiben. Ein Zener parallel zu C2 wäre noch besser, so überlebt der Kondensator. Die andere wichtige Tatsache ist, dass der typische Fehler von Filmkondensatoren wie C1 ein offener Stromkreis ist. Tatsächlich reagieren sie auf Spannungsspitzen, indem sie Kapazität verlieren, aber aufgrund ihrer "selbstheilenden" Eigenschaft immer noch funktionieren.

Quelle:Stromausfallsensor