Sensor eficiente de corte de 230 VAC para Raspberry Pi – Bajo coste, compacto y seguro

Controle la red de 230 VAC con un circuito compacto y de bajo coste que entrega una señal digital limpia a cualquier microcontrolador.

Aunque un enfoque de 12 VAC funciona para monitorización de bajo voltaje, no es adecuado para alta tensión de red debido a la disipación excesiva de potencia. El circuito siguiente resuelve ese problema con un conteo mínimo de componentes y consumo de energía insignificante.

Hay tres formas viables de detectar un apagón:

• Usar un transformador reductor, rectificar y acondicionar la salida para su nivel lógico.
• Reutilizar un cargador de teléfono: quite el condensador de salida o reemplácelo por uno de menor valor para obtener una señal de 5 VDC de respuesta rápida.
• Construya el circuito descrito aquí, que es la opción más barata, eficiente y pequeña.

Los tres métodos son válidos; la elección depende de sus restricciones. En mi experiencia, el diseño propuesto ofrece la mejor relación coste-tamaño-consumo.

El circuito

Explicación

Para lectores no familiarizados con electrónica, aquí está por qué funciona el circuito:

• Un condensador de 100 nF presenta una impedancia AC de aproximadamente 32 kΩ a 50 Hz (Z = 1/(2πfC)). Esto limita la corriente a unos 7 mA (I = V/Z), manteniendo la disipación de potencia por debajo de 1 W.
• A diferencia de una resistencia, un condensador no convierte energía eléctrica en calor; simplemente reacciona, así que la impedancia de 32 kΩ no se sobrecalienta.
• El condensador reduce efectivamente el voltaje de red, permitiendo que el rectificador posterior produzca una salida DC de bajo voltaje adecuada para entradas lógicas.
• Dado que la corriente está limitada por la impedancia del condensador, el voltaje de salida está determinado por la carga y no por una relación de transformación fija. Por tanto, los valores de componentes en el lado de bajo voltaje (resistencia, pequeño electrolítico) deben elegirse cuidadosamente, pero el diseño tolera variaciones menores.

Comparado con un transformador, este enfoque usa menos piezas, consume menos energía y ofrece limitación de corriente intrínseca.

Nota para sistemas 110 VAC 60 Hz

Para adaptar el circuito a 110 VAC 60 Hz, reemplace el condensador de 100 nF por uno de 150 nF (o 220 nF). Un condensador de 150 nF funciona bien tanto en 230 VAC 50 Hz como en 110 VAC 60 Hz, mientras que la versión de 100 nF proporciona una respuesta ligeramente más rápida en 230 VAC.

Uso práctico

Integro este sensor en mi pila de domótica. La Raspberry Pi se alimenta con un adaptador estándar de 5 V y respaldada por un power bank portátil. Cuando falla la red, el power bank mantiene la Pi funcionando, mientras que el sensor detecta el corte y dispara una notificación vía Domoticz. La notificación puede enviarse a través de un router con UPS o vía red móvil, permitiéndome registrar la duración del apagón y automatizar acciones (p. ej., apagar luces Hue que de otro modo se reactivarían al reiniciar).

Advertencia

El voltaje de red de alta tensión puede causar lesiones graves o la muerte. Trate todos los componentes con cuidado. Una vez ensamblado el circuito, selle la carcasa (pegamento caliente o caja de proyecto adecuada) para evitar contacto accidental con partes vivas.

Medidas de seguridad

Salvaguardas adicionales mejoran la fiabilidad:

• Use un varistor (MOV, V1) clasificado para 230 VAC para limitar picos de voltaje que puedan alcanzar el condensador (C1).
• Incluya un fusible en serie para proteger contra cortocircuitos.
• Asegúrese de que los componentes de bajo voltaje (R1, C2, U1) tengan clasificaciones de voltaje que superen el voltaje máximo post-rectificación (≈325 V). Un electrolítico de 400 V es excesivo; un condensador de bajo voltaje con diodo Zener en paralelo proporciona un modo de fallo grácil.
• Los condensadores de película (como C1) suelen fallar en abierto, lo cual es seguro porque la corriente está limitada a unos 7 mA.

Con estas precauciones, el circuito permanece seguro, fiable y fácil de implementar.

Fuente: Power Outage Sensor