घर नेटवर्क वर्तमान माप

ईथरनेट रिले नामक उपकरणों की एक पूरी श्रेणी है जो आपको नेटवर्क के माध्यम से कनेक्टेड लोड को दूरस्थ रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देती है। उनमें से ज्यादातर काफी महंगे हैं - $ 100 के करीब, और स्पष्ट रूप से मूल्य और लचीलेपन से हीन हैं, कहते हैं, रास्पबेरी पाई + पाईफेस । लेकिन क्या होगा अगर कार्य केवल लोड चालू / बंद करने के लिए नहीं है, बल्कि बहने वाले प्रवाह को मापने के लिए भी है? इसके लिए वास्तविक सेंसर (एक शंट या हॉल प्रभाव पर) और एक एडीसी (रास्पबेरी पाई में एक अंतर्निहित एडीसी शामिल नहीं है) की आवश्यकता होती है। सेंसर के रूप में, आप एक सस्ती ACS712 ले सकते हैं, और ADC के रूप में, उदाहरण के लिए, ADC-Pi ।

मुझे दो कारणों से ADC-Pi पसंद नहीं आया:

• माप आवृत्ति पर जो नेटवर्क में प्रत्यावर्ती धारा की ताकत निर्धारित करने के लिए आवश्यक है, यह एडीसी एक बहुत बड़ी त्रुटि देता है (सबसे अधिक संभावना है कि मैं रजिस्टरों को पूरी तरह से समझ नहीं पाया)
• लिनक्स के तहत रास्पबेरी पाई के संयोजन में इस एडीसी का उपयोग करना, माप अवधि की आवश्यक स्थिरता प्रदान करना मुश्किल है। केवल इस कार्य के लिए RTOS Linux को स्थापित और कॉन्फ़िगर करना मुझे बहुत जटिल लगा, खासकर जब से एक सरल और अधिक सिद्ध समाधान है: Arinoino

सभी Arduino में पहले से ही एक ADC (8-बिट है, लेकिन यह पर्याप्त है), Arduino के लिए स्केच आवश्यक स्थिरता के साथ किए जाते हैं, रास्पबेरी पाई के साथ संवाद करने के लिए विभिन्न विकल्प हैं, जिनमें से सबसे आसान एक यूएसबी केबल है। और हां, एक आकर्षक कीमत।

मेरे द्वारा उपयोग किए गए बंडल को चित्र में दिखाया गया है।

वर्तमान ताकत को मापना एक सरल कार्य है, यदि एक "लेकिन" के लिए नहीं है: भौतिक सेंसर "शोर" हैं। आंकड़ा 512 लगातार माप के साथ मेरे सर्किट के लिए वास्तविक और गणना की गई वर्तमान संकेतकों का एक उदाहरण दिखाता है।


इस प्रकार, प्रत्यावर्ती धारा को मापने का कार्य त्रुटियों के महत्वपूर्ण अनुपात वाले वास्तविक माप के सेट से साइन लहर के आयाम की गणना करना है।

नंबर एक की कोशिश

एसी फार्मूला (जो भूल गए - विकी देखें)

i = इम पाप (+t + ψ)

जहां:

Im - अधिकतम वर्तमान मूल्य
ular कोणीय आवृत्ति है
परिवर्तन का समय (क्रम संख्या)
phase वर्तमान का प्रारंभिक चरण है

आप विश्लेषणात्मक उपकरणों का उपयोग करके आवश्यक मापदंडों को खोजने की कोशिश कर सकते हैं। और यहां हमें एक सुखद आश्चर्य है: आखिरी गिरावट (2013), वोल्फ्रैम ने रास्पबेरी पाई के लिए अपने अद्भुत गणितज्ञ पैकेज का एक संस्करण जारी किया। नि: शुल्क (घरेलू उपयोग के लिए)। और हम सेंसर से पढ़े गए डेटा का विश्लेषण करने के लिए इसका उपयोग कर सकते हैं।

रास्पबेरी पाई में एक गणना पैकेज लागू करने का एक उदाहरण:

pi@raspi ~ $ wolfram -script calc_current.wl datafile=/tmp/data.csv

खुद calc_current.wl स्क्रिप्ट नीचे टिप्पणी के साथ:

एक पैरामीटर के रूप में पारित फ़ाइल से डेटा पढ़ें। फ़ाइल में प्रपत्र की पंक्तियाँ होती हैं <आयाम संख्या>, <मान>।

data=Import[$CommandLine[[4]]]

एक बार डेटा पढ़ने के बाद, एक मौजूदा नमूने में लगभग साइनसोइडल चक्रों की संख्या निर्धारित करने के लिए एक फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म किया जा सकता है। वर्तमान ताकत की समय निर्भरता nonlinear है, और एफएफटी द्वारा गणना की गई अनुमानित कोण और प्रारंभिक मूल्य के रूप में प्रेषित तेजी से सही sinusoid मापदंडों को चुनने की संभावना में तेजी से वृद्धि होगी।

fourier=Take[Abs[Fourier[data[[All,2]]]],{2,256}]

यदि नमूना के लिए औसत से अधिकतम FFT मूल्य भिन्न नहीं है, तो हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि कोई स्पष्ट साइनसॉइड नहीं है, सभी संकेतक "शोर" हैं, और वास्तविक वर्तमान ताकत शून्य है।

topcycle=Ordering[fourier,-1]
avg=Mean[fourier]
top=fourier[[topcycle[[1]]]]
If[top < 10 * avg, Print["No AC"]; Exit[]]

यदि एक उच्चारण साइनसॉइड पाया जाता है, तो आप कोणीय वेग के प्रारंभिक मूल्य की गणना करने के लिए सबसे स्पष्ट चक्र का उपयोग करके फ़ंक्शन के मापदंडों को चुनने की कोशिश कर सकते हैं।

nlm=NonlinearModelFit[data, a Sin[bx + c]+d, {a,{b, 2 Pi * topcycle[[1]] / 512}, c, d},x]

एडीसी की भौतिक विशेषताओं (आयाम 1024, बेस वोल्टेज 5 वी) और सेंसर (मेरे संस्करण में 0.185 वी / ए) को जानने के बाद, हम प्रभावी वर्तमान की गणना कर सकते हैं:

imax=Abs[nlm["BestFitParameters"][[1]][[2]]] / (1024 / 5 * 0.185)
Print["Imax=", imax]
iefc=imax / Sqrt[2]
Print["Iefc=", iefc]
Print["Power=", iefc * 230]

प्रस्तावित विधि ज्यादातर मामलों में काम करती है। जब नॉनलाइनमोडेलफिट माप की संख्या ठीक से साइन वेव के मापदंडों का चयन करने में सक्षम नहीं थी, तो यह लगभग 5 प्रतिशत थी। हालाँकि, प्रत्येक माप में बहुत समय लगता है - मेरे पास औसतन 5 सेकंड है - वुल्फ्राम एप्लिकेशन को चलाने के लिए। इसलिए ...

नंबर दो का प्रयास

चूंकि नेटवर्क में प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति स्थिर है और (रूस में) 50 हर्ट्ज है, कोणीय वेग की गणना पहले से की जा सकती है और गैर-रैखिक प्रतिगमन के बजाय, एक रैखिक प्रतिगमन प्राप्त कर सकते हैं। वास्तव में



या



एक्स और वाई के संबंध में अंतर, हम रैखिक समीकरणों की एक प्रणाली प्राप्त करते हैं:



क्रेमर के अनुसार प्रणाली को हल करते हुए, हम गुणांक के मान प्राप्त करते हैं:



फिर, पाइथागोरस प्रमेय के अनुसार, अधिकतम वर्तमान मूल्य होगा:



एक Arduino स्केच जो इस एल्गोरिथ्म को लागू करता है उसे गितुब पर पाया जा सकता है। विधि अच्छी माप सटीकता प्रदान करती है: आंकड़े में सर्किट के लिए, मापा वर्तमान मूल्य 0.13 ए था, जो 230 वी के वोल्टेज पर 29.9 डब्ल्यू की खपत से मेल खाती है। लोड के रूप में काम करने वाले प्रकाश बल्ब की रेटिंग 30 वाट है।

वैसे, Arduino के लिए रिले के साथ ढाल भी हैं और लोड के सभी नियंत्रण और निगरानी कार्यों को इस प्लेटफॉर्म पर लागू किया जा सकता है। इस मामले में, रास्पबेरी पाई का उपयोग केवल एक सुविधाजनक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस के आयोजन के लिए किया जाएगा, उदाहरण के लिए, एक वेब सर्वर के माध्यम से और एक शेड्यूलर के रूप में।