Pour transférer l’excédent de puissance disponible, on peut utiliser un gradateur avec un Triac ou des relais.
Attention, la charge branchée ne doit pas contenir d’électronique, sauf si vous êtes en mode ON/OFF. L’électronique ne s’accommode pas d’une alimentation découpée en entrée. Pour les chauffe-eaux à régulation électronique, il faut modifier le câblage pour insérer de préférence un relais SSR entre le thermostat électronique et les résistances. Sur ce relais, on peut mettre en parallèle si on le souhaite, le contacteur Jour/Nuit sachant que le routeur peut faire la même chose.
Gradateur – Triac
Pour ajuster le courant à injecter vers le chauffe-eau ou un chauffage, on utilise un gradateur de chez RobotDyn composé d’un Triac et d’un système de détection du passage à zéro de la tension. Il existe 2 modèles :
- gradateur 16A ou 24A
- gradateur 40A avec ventilateur
et sont disponibles chez Aliexpress.
Attention, le refroidisseur d’origine du Triac (modèle 16 ou 24A) est largement sous-dimensionné sachant qu’il devra fonctionner pendant plusieurs heures. Remplacez-le par un plus grand en dessoudant et déplaçant le Triac. Pensez à raccorder le refroidisseur au fil de terre pour la sécurité.
Un seul Triac peut être câblé. Par contre, on peut utiliser plusieurs relais comme décrit ci-après.
En l’absence de Triac, ne rien mettre sur les GPIO22 et GPIO23 qui lui sont réservés.
Câblage, partie 230V, des derniers modèles de Triac (10/2024)
Relais
Une alternative au gradateur est l’utilisation de relais SSR (Solid State Relay) connectés aux GPIOs libres de votre choix.
Les relais SSR à base de composants électronique et non mécanique sont très rapide à l’ouverture et la fermeture. Il en existe de nombreux modèles de relais SSR de 10, 25 ou 40A. Ils doivent être commandables en 3.3V. Attention à bien choisir les modèles DA :
- D = courant continu DC en entrée de commande.
- A = courant alternatif AC commuté
Choisir un modèle qui supporte au moins le double du courant nominal de la charge. Prévoir un refroidisseur complémentaire si le relais est connecté à une charge puissante ex 3kW.
Triac ou Relais
Le relais SSR est plus simple à câbler que le Triac. Sur le routeur F1ATB on peut connecter plusieurs relais SSR pour piloter plusieurs charges. Mais on ne peut connecter qu’un seul Triac pour une charge car il est beaucoup plus contraignant en précision de pilotage en temps réel par l’ESP32.
La principale différence pratique sont les différents modes de régulation de la puissance.
Le routeur propose 4 types de régulation pour transférer, à la charge, la puissance disponible. Cela consiste à laisser passer durant un pourcentage du temps le signal du secteur. Les courbes ci-dessous représentent uniquement la tension ou le courant en sortie du routeur vers la charge. En entrée de maison, la tension est sinusoïdale et le courant, la somme de tous les courants consommés, sinusoïdaux ou non.
Tension ou courant côté charge résistive (chauffe-eau, radiateur …)
La « Découpe de Sinus », est une méthode employée par exemple sur des gradateurs de lumière. L’ESP32 donne l’ordre au Triac de conduire quelques ms après le passage à zéro de la tension. Le Triac s’arrête de conduire au prochain passage par zéro, 20 ms plus tard. Cela permet d’ajuster finement et rapidement la puissance moyenne transmise . On lui reproche la génération de parasites sur la ligne d’alimentation de la charge.
Cela n’est réalisable qu’avec un Triac et non un relais SSR.
En mode demi-sinus on ouvre le Triac ou le relais SSR sur une demi-sinusoïde complète. Le rythme de sortie dépend de l’ouverture souhaitée. Le système évite les sorties toutes du même signe afin de garantir léquilibre des signaux positifs et négatifs. Dans l’exemple affiché on est ouvert 16% ou 1/6 du temps.
Le mode « Multi-Sinus » consiste à envoyer des séries courtes de 1/2 sinusoïdes complètes du secteur. On évite ainsi les montées brutales de la tension et du courant. Cela s’apparente à un clignotement rapide. Les trames sont espacées de 200 à 300ms en général suivant le pourcentage d’ouverture souhaitée. La réactivité de régulation est plus faible en raison du temps de cycle et de mesure.
Cela est réalisable avec un Triac ou un relais SSR.
Le mode « Train de Sinus » consiste à envoyer toutes les secondes le nombre de 1/2 sinusoïdes correspondant à l’ouverture souhaitée. En réalité, on répète cela toutes les 990 ms et non 1000 ms afin de démarrer chaque nouvelle trame sur un signe opposé pour ne pas avoir de composante continue de la tension sur le long terme. La réactivité de régulation est lente en raison du temps de cycle (1s) et le filtrage/moyennage des mesures de puissance.
Cela est réalisable avec un Triac ou un relais SSR.
