Interruttore con sensore di corrente radiocomandato stacca-boiler – Prima parte



Categoria dell'articolo:
Elettronica

Schemi di circuiti elettronici per il vostro hobby preferito: l’elettronica. Audio, Amplificatori, Radio Frequenza, Analogica e Digitale…





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Interruttore con sensore di corrente (split core current transformer) radiocomandato per scollegare dalla rete elettrica domestica l’elettrodomestico più ciuccia-ampere (ad esempio per spegnere il boiler in concomitanza dell’accensione del forno) – PARTE PRIMA.


I progetti che trovate su Romoletto Blog nascono essenzialmente per risolvermi dei problemi pratici che riscontro nella vita quotidiana. In questo caso mi succedeva spesso questo: all’accensione del forno era acceso anche lo scaldabagno (boiler elettrico), il quale sta sempre su ON, servendo in qualsiasi momento della giornata l’acqua calda. Risultato: non ricordando mai di spegnere questo boiler prima del forno, dopo una decina di minuti, salta l’interruttore generale per superamento di potenza massima. Ovviamente cosi si spegne tutto: forno, frigo, modem adsl, eventuali computer con i quali si stava lavorando e cosi via…

Interruttore Radiocomandato con Sensore di corrente - Vista panoramica

Interruttore Radiocomandato con Sensore di corrente – Vista panoramica


Le soluzioni che mi sono prospettato a questo punto potevano essere:

  1. ricordarsi di spegnere il boiler elettrico o altro elettrodomestico PRIMA di accendere il forno, (semplice e a costo zero);
  2. aumentare la potenza complessiva dell’impianto elettrico, con aumento quantomeno dei costi fissi;
  3. domotizzare/rendere “smart” lo spegnimento dell’elettrodomestico che al 90% dei casi è responsabile del “disastro” energetico… (nel mio caso: il boiler).

Ovviamente ho scelto l’opzione 3. Passo subito dunque a illustrare la soluzione da me trovata.

Il progetto dell’interruttore radiocomandato sensibile all’assorbimento di corrente della rete elettrica.

Premetto che non so se già esistono delle soluzioni pronte che facciano questo. In pratica ho acquistato un banale split core transformer (sensore di corrente) che è semplice e poco invasivo essendo un parallelepipedo di plastica apribile con un cavetto di collegamento.

Il sensore di corrente – split core current transformer

Si tratta di un trasformatore ad anello in ferrite apribile e inseribile nei cavi singoli uscenti dal contatore dell’abitazione. Il modello da me usato è lo YHDC Split Core Current Transformer SCT013-015 15A/1V il quale fornisce una risposta in tensione lineare all’aumentare della corrente circolante nel cavo sottoposto a test.

Split Core Current Transformer

Split Core Current Transformer

Ovviamente ce ne stanno di tantissimi tipi, modelli, con vari amperaggi massimi, variabili in base alle proprie esigenze. Tuttavia, poiché ho previsto un circuito amplificatore, ipotizzo che un modello valga un altro senza problemi. Il seguente è il diagramma input-output (15A-1V) dello split core transformer usato.

Diagramma Tensione Corrente del sensore SCT013 - 15A1V

Diagramma Corrente Tensione del sensore SCT013 – 15A1V

Il sensore ha, di fabbrica, uno spinotto a 3 pin ma quelli realmente usati sono 2. Io l ho tagliato e ho appunto collegato il filo rosso (+ segnale) e bianco – (massa). La calza schermante l ho collegata a massa.

Il circuito amplificatore e comparatore di soglia

A questo punto la domanda sorge spontanea… Ma come faccio a usare questo sensore per fargli fare ciò che desidero? Ho quindi progettato e realizzato sulla solita basettina millefori (potete trovarla qui nella versione 5×7 che è quella usata da me, oppure più grande  nella versione 9×15).

Interrutore Radiocomandato con Sensore di corrente - Circuito Ampli-Comparatore

Interruttore Radiocomandato con Sensore di corrente – Circuito Ampli-Comparatore

Il circuito è costituito da due sezioni: una parte amplificatrice, che amplifica il segnale da 2 a 12 volte teoricamente e una sezione comparatrice, la cui soglia si regola tramite un potenziometro/trimmer multigiri da 100Kohm che partiziona la tensione di alimentazione, dando il riferimento per la conduzione all’operazionale. Il progetto, che al solito è disegnato con fidocad, è il seguente (cliccando si apre la pagina contenente l’immagine alle dimensioni massime):

Schema Circuito dell Ampli-Comparatore

Schema Circuito dell Ampli-Comparatore

Per compattezza si è usato un doppio integrato operazionale (il classicissimo LM358, ma potrebbe andare bene un qualsiasi altro, come il TL082). L’amplificatore è in configurazione invertente – uno schema classico -. Il guadagno si calcola dal rapporto tra la resistenza in ingresso 10Kohm al piedino 2 e la somma delle resistenze da 20Kohm e quella del trimmer da 100k ohm, tra il piedino 2 e il piedino 1. Variazione: min 20Kohm – max 120Kohm. Guadagno min : 20/10=2; Guadagno max : 120:10 = 12. In questo modo il segnale fornito dal sensore potrà variare tra 0 e 12 volt (teorici) in modo da adattarlo a ogni altra esigenza. Il segnale comparato, superata la soglia, attiva il 2N2222 (o PN2222) che eccita relè e LED. Il trimmer da 4,7Kohm e la resistenza da 1,2Kohm in realtà potrebbero benissimo essere eliminate. Portando la resistenza di questo trimmer al minimo si attiva solo il LED, portandola al massimo, LED e Relè. Il relè usato è a 5 volt miniatura tipo JRC-21F 4100  (2×1 cm) che necessita di poca corrente per attivarsi. Il blocco LED+Relè 5V può essere sostituito dal solo Relè magari a 12V. Io ho proceduto per tentativi riciclando componenti. Nello schema vengono riportate inoltre le piedinature dei vari componenti attivi. Di seguito lo “sbroglio” circuitale su basetta millefori. Sulla stessa basetta è inserito uno stabilizzatore 7812 in modo da avere sempre questa tensione di funzionamento.

Basetta millefori lato piste con collegamenti e componenti evidenziati

Basetta millefori lato piste con collegamenti e componenti evidenziati

Basetta millefori lato piste

Basetta millefori lato piste

Il circuito trasmettitore e ricevitore

In questo caso: mi piace vincere facile. Ho cercato i soliti interruttori radiocomandati con il loro telecomandino a pilette…non facevano al caso mio. Mi è venuto quindi in mente di cercare su internet dei ricambi per giocattoli radiocomandati. Risultato? ho trovato il kit completo di un trasmettitore a 4 canali, relativo ricevitore a 4 canali, completo di antennine e viti, già montato e pronto all’uso.

Interruttore Radiocomandato con Sensore di corrente - Trasmettitore Ricevitore 4CH 27Mhz

Interruttore Radiocomandato con Sensore di corrente – Trasmettitore Ricevitore 4CH 27Mhz

Si tratta di un 4CH RC Telecomando 27 MHz, preso a un prezzo irrisorio (tanto che ne ho presi 4 per future espansioni, visto che non è codificato e che dovrebbe avere comunque una portata intorno ai 10 metri). E questo è quanto per ora.

Fine Prima Parte

Note:

Nella seconda parte implementerò l’alimentatore del trasmettitore e quello del ricevitore (4,5-6V) e i vari collegamenti con il circuito ampli-comparatore. Poi passerò al test della rilevazione corretta dell’amperaggio da non superare.

Rispetto allo schema circuitale, si è aggiunto un LED verde e una resistenza da 2,2Kohm per indicare che il circuito 12V è alimentato.

Eventualmente puoi ritornare alla prima parte oppure alla seconda o alla terza oppure alla quarta , oppure alla quinta, o alla parte sesta, o alla parte settima cliccando sui link in grassetto. Se ti interessa l’ultima parte, clicca qui.



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