Systém nouzového osvětlení na základě měření statické elektřiny: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Napadlo vás někdy vyrobit nouzový osvětlovací systém, když se vypne hlavní napájení. A protože máte alespoň malé znalosti v oblasti elektroniky, měli byste vědět, že dostupnost síťového napájení můžete snadno zkontrolovat jednoduchým měřením napětí.

Co ale řeknu, je zcela odlišný přístup. Navrhuji, aby bylo možné měřit intenzitu elektrostatického pole v blízkosti hlavního napájecího drátu a filtrovat jej a používat jej podle našeho použití. Výhodou v tomto přístupu je, že jsme zcela elektricky izolovaní od hlavního napájení a mohu říci, že neinvazivní (i když používáte optoizolátor, který potřebujete k napájení ze sítě) Tento projekt se skládá ze 3 hlavních částí,

• snímač statické elektřiny
• signálový procesor na bázi kalmanského filtru
• reléový světelný ovladač.

Krok 1: Senzor statické elektřiny

Lidi, toto je nejjednodušší senzor statické elektřiny, jaký existuje. je to jen pár miláčků tranzistorů.

• Použil jsem 2 tranzistory NPN C828, ale práci provedou jakékoli 2 tranzistory NPN pro všeobecné použití.
• Kvůli extrémnímu zesílení darligtonového páru můžeme měřit změnu statické elektřiny ve vstupním bodě.
• Stačí použít lepicí pásku a vložit vstupní kolík izolací síťového napájení.

do světla mého pokoje jde kabel AC 230 V a já jsem právě připojil kabel darligtonského páru k pouzdru na vedení, které tento drát nese.

Krok 2: Zpracování signálu pomocí Arduina

K tomu jsem použil Arduino nano. Lze však použít jakoukoli variantu Arduino.

V zásadě zde bude zpracováno čtení napětí ze statického elektrického senzoru, vysvětlím kód na konci dokumentu.

Poté se podle toho změní digitální pin 9, aby bylo možné nouzové světlo ovládat prostřednictvím relé

Krok 3: Plný obvod

Relé je napájeno výkonovým tranzistorem a je zde reverzní předpěťová dioda, aby se zabránilo poškození tranzistoru zpětně indukovaným napětím cívky relé.

Nebojte se vyměnit zapojení relé a mít žárovku s jakýmkoli napětím.

Krok 4: Vysvětlení kódu

V tomto kódu jsem implementoval 2 kaskádové kalmanské filtry. Tento algoritmus jsem vytvořil pozorováním výstupu v každém kroku a vyvinul jej tak, aby měl požadovaný výstup.

Krok 5: Objekt Kalman

zde jsem vytvořil třídu pro kalmanský filtr. včetně všech potřebných proměnných. Zde nebudu podrobně vysvětlovat význam proměnných, protože to můžete najít na jiných webech. Pro zpracování požadované matematiky je vhodný „dvojitý“datový typ.

Hodnotu „R“jsem vložil stopou a chybou pozorováním výstupu 1. filtru, zvyšoval jsem ji, dokud nezískám singl bez šumu, jak ukazuje druhý obrázek. Hodnota „Q“je obecná pro všechny 1D kalmanské filtry. Nalezení vhodné hodnoty pro toto je trochu únavný úkol, takže je lepší jít jednoduše

Krok 6: Objekt a nastavení Kalman

• zde je implementován kalmanský filtr
• Z toho se vytvořily 2 objekty
• PinModes byly nastaveny pro získávání dat a výstup signálu pro relé

Krok 7: Smyčka

Nejprve jsem filtroval vstupní signál, pak jsem sledoval, co se stane, když je přítomno síťové napájení AC, a když chybí.

Když jsem přepnul síť, všiml jsem si změn rozptylu.

tak jsem odečetl 2 po sobě jdoucí hodnoty výstupu filtru a vzal to jako rozptyl.

pak jsem pozoroval, co se s tím děje, když jsem zapínal a vypínal síť. Všiml jsem si, že při změně došlo k výrazné změně. ale problém byl v tom, že hodnoty značně kolísají. To lze vyřešit pomocí běžícího průměru. ale protože jsem dříve používal kalman, jen jsem kaskádoval další filtrační blok na rozptyl a porovnával výstupy.