Capteur de coupure secteur 230 VAC pour Raspberry Pi : Économique, Compact et Sécurisé

Introduction

Surveillez le secteur 230 VAC avec un circuit compact et peu coûteux qui délivre un signal numérique propre à tout microcontrôleur.

Si une approche 12 VAC fonctionne pour la surveillance basse tension, elle est inadaptée au secteur haute tension à cause de la dissipation excessive. Le circuit ci‑dessous résout ce problème avec un nombre minimal de composants et une consommation d'énergie négligeable.

Trois méthodes pour détecter une coupure

• Utiliser un transformateur abaisseur, redresser et conditionner la sortie pour votre niveau logique.
• Recycler un chargeur de téléphone : retirer le condensateur de sortie ou le remplacer par une valeur plus faible pour obtenir un signal 5 VDC réactif rapidement.
• Construire le circuit décrit ici, qui est l'option la moins chère, la plus efficace et la plus compacte.

Les trois méthodes sont valides ; le choix dépend de vos contraintes. Selon mon expérience, le design proposé offre le meilleur compromis entre coût, taille et consommation.

Le circuit

Explication

Pour les lecteurs peu familiers avec l'électronique, voici pourquoi le circuit fonctionne :

• Un condensateur de 100 nF présente une impédance AC d'environ 32 kΩ à 50 Hz (Z = 1/(2πfC)). Cela limite le courant à environ 7 mA (I = V/Z), maintenant la dissipation sous 1 W.
• Contrairement à une résistance, un condensateur ne convertit pas l'énergie électrique en chaleur ; il se contente de réagir, donc l'impédance de 32 kΩ ne surchauffe pas.
• Le condensateur abaisse efficacement la tension secteur, permettant au redresseur suivant de produire une tension DC basse adaptée aux entrées logiques.
• Comme le courant est limité par l'impédance du condensateur, la tension de sortie est déterminée par la charge plutôt que par un rapport de transformation fixe. Les valeurs des composants côté basse tension (résistance, petit électrolytique) doivent donc être choisies avec soin, mais le design tolère de légères variations.

Comparé à un transformateur, cette approche utilise moins de composants, consomme moins d'énergie et offre une limitation de courant intrinsèque.

Note pour les systèmes 110 VAC 60 Hz

Pour adapter le circuit au 110 VAC 60 Hz, remplacez le condensateur de 100 nF par un composant de 150 nF (ou 220 nF). Un condensateur de 150 nF fonctionne bien sur du 230 VAC 50 Hz et du 110 VAC 60 Hz, tandis que la version 100 nF offre une réponse légèrement plus rapide sur du 230 VAC.

Utilisation pratique

J'intègre ce capteur dans ma pile domotique. Le Raspberry Pi est alimenté par un adaptateur 5 V standard et soutenu par une power bank portable. En cas de coupure secteur, la power bank maintient le Pi en marche, tandis que le capteur détecte la panne et déclenche une notification via Domoticz. La notification peut être envoyée via un routeur sur onduleur ou par le réseau mobile, me permettant de journaliser la durée des coupures et d'automatiser des actions (ex. éteindre les ampoules Hue qui se rallumeraient sinon au reboot).

Avertissement

Le secteur haute tension peut causer des blessures graves ou la mort. Manipulez tous les composants avec précaution. Une fois le circuit assemblé, scellez le boîtier (colle chaude ou boîtier de projet approprié) pour éviter tout contact accidentel avec des parties sous tension.

Mesures de sécurité

Des protections supplémentaires améliorent la fiabilité :

• Utilisez un varistance (V1) prévue pour 230 VAC pour limiter les pics de tension pouvant atteindre le condensateur (C1).
• Incluez un fusible en série pour protéger contre les courts‑circuits.
• Assurez‑vous que les composants basse tension (R1, C2, U1) ont des tensions nominales supérieures à la tension maximale post‑redressement (≈325 V). Un électrolytique 400 V est excessif ; un condensateur basse tension avec une diode Zener en parallèle offre un mode de dégradation gracieux.
• Les condensateurs film (comme C1) s'ouvrent généralement en cas de défaillance, ce qui est sûr car le courant est limité à ~7 mA.

Avec ces précautions, le circuit reste sûr, fiable et facile à mettre en œuvre.

Source : Capteur de coupure de courant