Sistema de iluminação de emergência com base em medição de eletricidade estática: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Você já pensou em fazer um sistema de iluminação de emergência quando a energia principal é desligada? E como você tem um mínimo de conhecimento em eletrônica, você deve saber que pode facilmente verificar a disponibilidade da rede elétrica simplesmente medindo a tensão.

Mas o que vou dizer é uma abordagem bem diferente. Estou sugerindo que medir a intensidade do campo eletrostático perto de um fio de alimentação principal e filtrar essa leitura e usá-la de acordo com o nosso uso. A vantagem nesta abordagem é que estamos completamente isolados eletricamente da alimentação principal e eu poderia dizer não invasivo (mesmo que você use um opto-isolador que você precisa para lidar com a energia elétrica) Este projeto consiste em 3 partes principais,

• sensor de eletricidade estática
• processador de sinal baseado em filtro Kalman
• controlador de luz baseado em relé.

Etapa 1: Sensor de eletricidade estática

Pessoal, esse é o sensor de eletricidade estática mais simples que existe. é apenas um par de transistores darlington.

• Eu usei 2 transistores NPN C828, mas quaisquer 2 transistores NPN de uso geral farão o trabalho.
• Devido ao ganho extremo do par darligton, podemos medir a variação da eletricidade estática no ponto de entrada.
• Basta usar uma fita adesiva e colar o pino de entrada com o isolamento da rede elétrica.

há um fio AC 230V que vai para a luz do meu quarto e acabei de selar um fio do par darligton para a caixa do conduto que carrega aquele fio.

Etapa 2: Processar o sinal usando o Arduino

Usei um Arduino nano para isso. Mas qualquer variante do Arduino pode ser usada.

Basicamente aqui a leitura da tensão do sensor de eletricidade estática será processada e explicarei o código no final do documento.

Em seguida, o pino digital 9 é alterado em conformidade para que a luz de emergência possa ser controlada através do relé

Etapa 3: Circuito Completo

O relé é acionado por um transistor de potência e há um diodo invertido para evitar que o transistor seja danificado pela tensão induzida reversa da bobina do relé.

Fique à vontade para trocar a fiação do relé e ter uma lâmpada com qualquer tensão.

Etapa 4: Explicação do Código

Neste código, implementei 2 filtros Kalman em cascata. Fiz esse algoritmo observando a saída em cada etapa e o desenvolvi para ter a saída desejada.

Etapa 5: objeto Kalman

aqui eu fiz uma classe para o filtro Kalman. incluindo todas as variáveis necessárias. Aqui, não vou explicar os significados das variáveis em detalhes, como você pode encontrar em outros sites. O tipo de dados "duplo" é adequado para lidar com a matemática necessária.

Valor 'R' eu coloquei por trilha e erro observando a saída do primeiro filtro, eu aumentei até obter um único sem ruído como mostrado na segunda foto. O valor 'Q' é geral para todos os filtros Kalman 1D. Encontrar o valor apropriado para isso é uma tarefa entediante, então é melhor ir de forma simples

Etapa 6: objeto Kalman e configuração

• aqui o filtro Kalman é implementado
• 2 objetos dele formados
• pinModes foram configurados para obter os dados e emitir o sinal para o relé

Etapa 7: O Loop

Primeiro, eu filtrei o sinal de entrada, depois observei o que acontece quando a fonte de alimentação CA está presente e quando ausente.

Percebi que a variância muda quando ligo a rede.

então eu subtraí 2 valores consecutivos da saída do filtro e tomei como a variância.

então observei o que acontece quando ligo e desligo a rede elétrica. Percebi que uma mudança considerável acontece quando mudei. mas o problema era que os valores flutuavam consideravelmente. Isso poderia ser resolvido usando uma média móvel. mas como usei o kalman anteriormente, apenas conectei outro bloco de filtro à variação e comparei as saídas.