Projets d’alerte de panne qui enregistrent la durée

Une alerte de panne ne sert à rien si la panne la désactive avant qu’elle quitte la maison. Une conception utile maintient la détection et la transmission en fonction grâce à une énergie stockée, utilise une voie de communication qui ne dépend pas de l’infrastructure défaillante et enregistre la durée plutôt qu’un simple événement marche/arrêt.

Ce qu’un moniteur de panne utile doit pouvoir supporter

Commencez par tracer la limite de la défaillance. Un moniteur alimenté par le même réseau électrique que la charge peut détecter la disparition du courant, mais il ne peut pas envoyer d’alerte après la défaillance de sa propre alimentation, à moins de disposer d’une autre source d’énergie. Un moniteur qui transmet par la même connexion Internet présente la même faiblesse : une alerte de panne qui dépend de la même alimentation secteur et de la même connexion Internet ne peut pas être transmise.

Notre architecture de base comprend :

• un signal isolé de présence du réseau électrique, normalement produit par un adaptateur CA basse tension certifié ou un module de détection isolé aux caractéristiques appropriées
• un contrôleur alimenté par un circuit de commutation ou d’acheminement de l’alimentation
• une énergie stockée dont la capacité convient à la période de transmission et d’enregistrement requise
• une horloge qui continue de fonctionner pendant la panne
• une voie de communication dotée d’une alimentation indépendante et d’une dépendance différente de celles du réseau électrique et du service Internet défaillants
• un événement de retour du réseau électrique, afin que l’appareil puisse signaler les deux transitions

Ne branchez pas directement une carte de loisir au réseau électrique. Le côté détection, les distances d’isolement dans l’air et de cheminement, les fusibles, le boîtier, le serre-câble et la procédure d’essai dépendent du système de tension et des règles électriques applicables. Pour de nombreux fabricants amateurs, le projet le plus sûr est un moniteur basse tension raccordé à une alimentation enfichable certifiée dont la sortie disparaît pendant la panne.

Le dimensionnement de la batterie ne consiste pas simplement à diviser la capacité par le courant. Mesurez le courant de veille du contrôleur, le courant actif, les pointes de transmission du modem, les pertes du régulateur, la tension de la batterie pendant sa décharge et le temps passé en mode actif. Une radio cellulaire peut tirer de brèves pointes de courant élevées qui réinitialisent une alimentation faible, même lorsque le courant moyen semble inoffensif. Ajoutez un condensateur local près du modem, mais ne l’utilisez pas pour dissimuler une batterie ou un régulateur sous-dimensionné.

Projet 1 : un enregistreur local de panne avec une vraie heure de fin

Problème résolu : Vous devez savoir si un contrôleur d’outil, une armoire réseau, un aquarium ou un congélateur a perdu son alimentation, même si aucune alerte à distance n’est nécessaire.

Principaux composants : Un microcontrôleur basse consommation, une entrée isolée de présence du réseau électrique, une batterie rechargeable ou des piles primaires, une horloge temps réel avec conservation de secours, une mémoire non volatile, une DEL d’état, un boîtier et un câble court ou un adaptateur enfichable pour l’alimentation surveillée.

Le contrôleur enregistre un horodatage lorsque la présence du réseau électrique disparaît et un autre lorsqu’elle revient. Stockez un enregistrement d’événement comprenant par exemple l’heure de début, l’heure de fin, la durée, la tension minimale de la batterie et le nombre de réinitialisations du micrologiciel. Un journal circulaire limite l’usure et rend la récupération prévisible. La mémoire FRAM convient aux petits enregistrements fréquents; une carte SD est utile pour les historiques plus volumineux, mais elle ajoute des modes de défaillance du système de fichiers et un courant actif plus élevé.

La partie difficile consiste à préserver une heure fiable. Une horloge temps réel peut dériver, perdre son alimentation de secours ou démarrer avec une date non configurée. Réglez-la à partir d’une référence connue lors de la mise en service, enregistrez si l’horloge était valide et gardez-la alimentée pendant les réinitialisations du contrôleur. Si l’appareil ne dispose d’aucune source de temps précise, la durée peut tout de même être mesurée à l’aide d’un compteur monotone, mais l’événement n’aura pas d’horodatage civil fiable.

Utilisez une période d’antirebond définie pour les deux transitions. De brèves baisses d’alimentation peuvent créer de fausses pannes, tandis qu’un antirebond trop long masque les courtes interruptions. La bonne valeur dépend de ce que vous surveillez. Enregistrez le moment brut des transitions pendant les essais avant de décider quels événements regrouper.

C’est le projet que nous choisirions en premier pour la plupart des établis. Il est économique, utile et ne nécessite ni abonnement radio ni service à distance. Sa limite réelle est qu’il ne peut rien vous dire lorsque vous êtes absent, à moins que quelqu’un consulte le journal plus tard.

Projet 2 : une alerte cellulaire de panne qui fonctionne même si le routeur est hors service

Problème résolu : Vous avez besoin d’un message pendant une panne sur un site où l’alimentation secteur, le routeur, la connexion à large bande ou le Wi-Fi local peuvent tous être hors service.

Principaux composants : Un microcontrôleur, un modem cellulaire et un service SIM approprié, une antenne cellulaire, un régulateur alimenté par batterie, une entrée isolée de présence du réseau électrique, un stockage d’événements non volatile, une horloge temps réel, un boîtier et une connexion d’antenne externe ou bien positionnée si le boîtier réduit les performances radio.

Le modem doit être alimenté par le côté de secours et non par l’adaptateur secteur défaillant. La voie d’alerte doit également être indépendante de la connexion Internet locale. Les SMS cellulaires sont faciles à comprendre et souvent suffisants pour un court message d’événement. Les données cellulaires peuvent être envoyées à un point de terminaison d’application, mais cela ajoute la disponibilité du serveur, les identifiants, la logique de nouvelle tentative et un moyen de distinguer un appareil hors ligne d’un appareil qui n’a pas encore envoyé son événement en attente.

Une première alerte pourrait indiquer que le réseau électrique a disparu à une heure enregistrée. Un deuxième message après le rétablissement devrait inclure la durée calculée de la panne. Nous préférons un petit calendrier de nouvelles tentatives avec des intervalles croissants, puis un enregistrement local qui demeure la référence, même si toutes les tentatives à distance échouent. Envoyer un message toutes les quelques minutes gaspille la batterie et peut créer une avalanche pendant un problème de réseau; envoyer un seul message risque de le perdre si le modem ne peut pas s’enregistrer à ce moment-là.

La partie difficile concerne l’intégrité de l’alimentation du modem et la reprise du réseau. Les modules cellulaires peuvent tirer une impulsion de courant beaucoup plus importante pendant la transmission que ne le laisse croire leur valeur au repos. Un régulateur dont la tension nominale convient peut tout de même échouer si sa réponse transitoire, la résistance du câblage, la tension de la batterie ou sa limite thermique ne conviennent pas. Faites les essais avec l’antenne réelle, le boîtier, la longueur de câble et l’état de batterie le plus faible que vous prévoyez.

Testez aussi séparément la perte du service et la perte du réseau électrique. Vérifiez que l’appareil met l’alerte en file d’attente et l’envoie une fois l’enregistrement rétabli. Un essai réussi sur un établi ne prouve presque rien s’il a été réalisé près d’une tour offrant un signal puissant avec une batterie pleine.

La solution économique convient ici : si une alerte doit seulement parvenir à une ou deux personnes, les SMS peuvent être préférables à la création d’un tableau de bord. Une application Web constitue une amélioration uniquement si vous avez besoin d’un historique pour plusieurs appareils, d’accusés de réception, de la gestion des utilisateurs ou de graphiques.

Projets 3 et 4 : moniteurs de température et de système de chauffage

Un moniteur de congélateur doit savoir si les aliments congelés sont restés dans une plage de température acceptable, et pas seulement si le congélateur a perdu son alimentation. Ses principaux composants sont une sonde de température adaptée à la plage prévue, un enregistreur basse consommation, une batterie de secours, une entrée isolée de présence du réseau électrique, un stockage non volatile, une horloge temps réel, un support de sonde isolé et une voie d’alerte indépendante facultative.

Enregistrez trois faits différents : l’état du réseau électrique, la température de l’air ou d’un élément représentatif du produit et le temps écoulé. Ils ne doivent pas être regroupés en une seule alarme. Un congélateur peut se réchauffer lentement pendant une courte panne, tandis qu’un procédé sensible à la température peut devenir inacceptable avant que la pièce ne semble différente. Une sonde suspendue dans l’air réagit rapidement et peut exagérer les effets de l’ouverture de la porte; une sonde fixée contre une masse thermique représente mieux le contenu entreposé, mais peut masquer une brève hausse de température. Choisissez l’emplacement en fonction de la décision que vous devrez prendre plus tard.

Comparez la sonde assemblée à une référence à plusieurs températures pertinentes. Enregistrez les défaillances de la sonde comme des défaillances; ne transformez pas une sonde débranchée en température plausible. Un enregistrement pratique contient les horodatages et la durée des pannes, la température à intervalles fixes, la tension minimale de la batterie, les défaillances de la sonde et du contrôleur, l’état du stockage et l’indication qu’une alerte a été acquittée ou non. Ajoutez la transmission cellulaire uniquement si la décision concernant la température doit être prise avant que quelqu’un puisse inspecter le congélateur.

Un moniteur de système de chauffage distingue une panne générale du réseau électrique d’une défaillance du chauffage. Ses composants comprennent un contrôleur alimenté par batterie, une entrée isolée de présence du réseau électrique, une entrée isolée ou approuvée par le fabricant pour la demande de chauffage, un capteur de température, un capteur facultatif de tuyau ou de pièce, une horloge temps réel, un stockage non volatile et une voie d’alerte distincte si une notification à distance est requise.

Ne déduisez pas la performance du chauffage uniquement de l’état du réseau électrique de la maison. Un système peut être alimenté alors que son contrôleur, sa pompe, son approvisionnement en combustible, son verrouillage de sécurité ou son circuit de thermostat est défaillant. Donnez à chaque entrée son propre état enregistré : réseau électrique du bâtiment, demande de chauffage ou état du contrôleur et température qui en résulte. Une entrée à contact sec isolé peut convenir, mais l’interface doit correspondre à la tension, au courant, à la méthode de commutation et aux exigences d’homologation de l’équipement.

La définition utile d’une défaillance est « chauffage demandé, mais température de la pièce en baisse », et non simplement « chauffage éteint », ce qui peut être normal lorsque la consigne est atteinte. Établissez une base de référence à partir des états enregistrés avant de régler une alarme. Ce projet ne vaut pas la peine d’être construit si la seule question est de savoir si le bâtiment a perdu son alimentation secteur; l’enregistreur local y répond avec moins de composants.

Choisir et tester la conception finale

Dimensionnez la conception en fonction de la décision à prendre, et non d’une liste de fonctions impressionnante. Un enregistreur local doté d’une bonne horloge vaut mieux qu’une alerte à distance incapable de prouver quand la panne s’est terminée. Un message cellulaire vaut mieux qu’une notification Wi-Fi si le routeur est branché sur l’alimentation défaillante. Une courbe de température vaut mieux que les deux si la vraie question est de savoir si le contenu entreposé a dépassé une limite.

Testez le parcours complet de la défaillance, avec la charge isolée de tout danger et le boîtier fermé. Coupez l’alimentation secteur au point réellement surveillé par le moniteur, et non en débranchant seulement le chargeur de secours du contrôleur. Vérifiez que l’appareil détecte la transition, reste actif, enregistre l’heure et tente d’envoyer le rapport prévu.

Testez ensuite les cas difficiles : rétablissez le réseau électrique avant la première nouvelle tentative d’alerte, coupez l’alimentation pendant une transmission du modem, coupez le réseau de communication alors que le courant est toujours présent, réinitialisez le contrôleur pendant une panne, laissez la batterie atteindre son seuil de coupure à basse tension, remplissez le journal d’événements et rétablissez le courant après un long intervalle. Mesurez la tension au contrôleur et au modem pendant la transmission, et pas seulement aux bornes de la batterie. Confirmez l’horloge après une réinitialisation et après avoir débranché la batterie de secours.

L’essai d’acceptation final devrait permettre de répondre à une phrase sans interprétation : « L’alimentation était absente de ce circuit surveillé de cet horodatage jusqu’à cet horodatage, et la voie d’alerte a réussi ou échoué pour la raison enregistrée. » Si l’appareil ne peut pas répondre à cette question, il s’agit d’un indicateur et non encore d’un moniteur de panne utile.

Questions fréquentes

Le Wi-Fi peut-il envoyer une alerte de panne?

Seulement tant que le point d’accès, le routeur, la connexion Internet et le moniteur restent alimentés et disponibles. Un moniteur Wi-Fi branché sur le même réseau électrique et la même connexion Internet ne peut pas signaler de façon fiable la défaillance de cette alimentation. Utilisez une voie cellulaire alimentée par batterie ou acceptez que l’appareil enregistre l’événement pour une consultation ultérieure.

Combien de temps la batterie de secours doit-elle durer?

Assez longtemps pour couvrir la durée de la panne que vous devez observer, en plus du démarrage, des nouvelles tentatives, de l’enregistrement du modem, du vieillissement de la batterie et des pertes de conversion. Mesurez l’appareil assemblé dans son état de courant maximal et testez-le à la tension de batterie la plus basse qu’il rencontrera. Ne le dimensionnez pas uniquement à partir du courant de veille du contrôleur.

Un horodatage de panne suffit-il pour un congélateur?

Non. L’horodatage vous indique combien de temps l’alimentation secteur était absente, et non jusqu’à quelle température le contenu s’est réchauffé. Enregistrez la température à l’emplacement d’une sonde choisi pour représenter la charge entreposée et conservez la durée de la panne dans un champ distinct afin que les deux mesures puissent être interprétées ensemble.

The Boss Factory réalise ce type de travail sur commande par l’intermédiaire de l’électronique sur mesure et des systèmes intelligents et de l’intégration de la maison intelligente.