Sistema de iluminación de emergencia basado en medición de electricidad estática: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

¿Alguna vez ha pensado en hacer un sistema de iluminación de emergencia cuando se apaga la energía principal? Y como tiene un mínimo de conocimientos en electrónica, debe saber que puede verificar fácilmente la disponibilidad de la red eléctrica simplemente midiendo el voltaje.

Pero lo que voy a decir es un enfoque bastante diferente. Estoy sugiriendo que para medir la intensidad del campo electrostático cerca de un cable de alimentación principal y filtrar esa lectura y usarla según nuestro uso. La ventaja de este enfoque es que estamos completamente aislados eléctricamente de la energía principal y podría decir que no es invasivo (incluso usted usa un optoaislador que necesita para hacer frente a la red eléctrica) Este proyecto consta de 3 partes principales,

• sensor de electricidad estática
• procesador de señal basado en filtro kalman
• controlador de luz basado en relés.

Paso 1: Sensor de electricidad estática

Chicos, este es el sensor de electricidad estática más simple que existe. es solo un par de transistores Darlington.

• Usé 2 transistores NPN C828, pero 2 transistores NPN de propósito general harán el trabajo.
• Debido a la ganancia extrema del par de darligton, podemos medir el cambio de electricidad estática en el punto de entrada.
• Simplemente use una cinta adhesiva y pegue el pin de entrada con el aislamiento de la red eléctrica.

hay un cable de CA de 230 V que va a la luz de mi habitación y acabo de sellar un cable del par de darligton a la caja de conductos que lleva ese cable.

Paso 2: Procesando la señal usando Arduino

Usé un Arduino nano para esto. Pero se puede utilizar cualquier variante de Arduino.

Básicamente, aquí se procesará la lectura de voltaje del sensor de electricidad estática. Explicaré el código al final del documento.

Luego, el pin digital 9 se cambia en consecuencia para que la luz de emergencia se pueda controlar a través del relé

Paso 3: circuito completo

El relé es impulsado por un transistor de potencia y hay un diodo polarizado inverso para evitar que el transistor se dañe por el voltaje inducido inverso de la bobina del relé.

Siéntase libre de cambiar el cableado del relé y tener una bombilla con cualquier voltaje.

Paso 4: Explicación del Código

En este código he implementado 2 filtros kalman en cascada. Hice este algoritmo observando la salida en cada paso y lo desarrollé para tener la salida deseada.

Paso 5: Objeto Kalman

aquí he hecho una clase para el filtro kalman. incluyendo todas las variables necesarias. Aquí no voy a explicar los significados de las variables en detalle, ya que puede encontrarlo en otros sitios. El tipo de datos "doble" es el adecuado para manejar las matemáticas requeridas.

El valor 'R' lo puse por rastro y error al observar la salida del primer filtro, lo aumenté hasta obtener un sencillo sin ruido como se muestra en la segunda imagen. El valor 'Q' es un valor general para todos los filtros kalman 1D. Encontrar el valor apropiado para esto es una tarea tediosa, por lo que es mejor hacerlo simple

Paso 6: Objeto y configuración de Kalman

• aquí se implementa el filtro kalman
• 2 objetos formados
• Se han configurado pinModes para obtener los datos y emitir la señal para el relé

Paso 7: el bucle

Primero he filtrado la señal de entrada, luego observé lo que sucede cuando la fuente de alimentación de CA está presente y cuando está ausente.

Noté que la variación cambia cuando cambio la red.

así que resté 2 valores consecutivos de la salida del filtro y lo tomé como la varianza.

luego observé lo que le pasaba cuando encendía y apagaba la red. Noté que ocurre un cambio considerable cuando cambié. pero el problema era que los valores fluctuaban considerablemente. Esto podría resolverse utilizando un medio de ejecución. pero como usé kalman anteriormente, simplemente conecté en cascada otro bloque de filtro a la varianza y comparé las salidas.