Python版本的Event-Handler

之前寫Qt時，connect-slot用得很開心，看c#才知道原來這個設計稱之為Event-Handler，

基本上，UI Framework很多都用Event-Handler設計的。

在Python上，因為先前程式複雜度還沒這麼高，也沒有UI需求，因此一直沒有玩Event-Handler，

最近心血來潮找了下，把用法和sample code貼出來。

https://gitlab.com/ycfunet/event_handler_test.git

Python版本的Event-Handler (connect-slots)，要先安裝套件events。
使用步驟：
1. 設定Signal function Name
self.events = Events(('on_change', 'on_trigger'))
on_change, on_trigger都是Signal function Name

2. 發出Signal的來源端要把Events指定進去(Slot端不用)
self.button = Button(self.events)
self.display = Display()

3. 實做Slot function
class Display:
.....
    def show_button(self, num):
        self.NUMBER = num
.....

4. 將Slot function和Signal function連結
self.events.on_change += self.display.show_button

5. 觸發Signal function
class Button:
.....
    EVENTS = None
.....
    def __init__(self, events):
        self.EVENTS = events
.....
    def run(self):
.....
        self.EVENTS.on_change(6)
.....
看得出來沒有Thread-Safe，因此如果要用在多執行緒內，要另外加上mutex。

Ai學習 - 1_PVE LXC Nvidia GPU Tensorflow環境搭設

最近想學Ai，早在去年從同事買了一張挖礦汰換的顯示卡，

最近才把它裝機，準備開始用。

起手式第一步，環境搭設。

Tensorflow官方有提供Docker，我也的確裝上去了，

但我發現Pycharm對於遠端Docker和遠端Virtualenv的支援不太好，

遠端SSH支援不錯，但Tensorflow Docker在遠端SSH除錯會出錯誤，

嘗試自己建標準版Ubuntu 18.04 Docker，遠端SSH除錯和執行都確定沒問題，

目前把問題歸在官方Docker，於是就土法煉鋼自己做了。

下面就把過程和步驟整理出來。

Tensorflow GPU需要5樣東西(依階層)：

不論是Docker還是LXC，在Host主機上，都只需要安裝NVIDIA顯示卡驅動程式，

其他部份(NVIDIA CUDA、NVIDIA cuDNN、Python、Tensorflow-GPU)都在Guest的Docker或LXC內，如下圖：

而在Container內要跟Host之間聯結，讓Container的程式能存取NVIDIA顯示卡驅動程式，

因此需要一些額外設定。

在Docker中，需要安裝NVIDIA修改過的Docker (nvidia-docker)，

並在執行docker時指定runtime=nvidia，指令大致是：

# docker run --dns 8.8.8.8 -p 8888:8888 -v tensorflow-data:/tf/data --runtime=nvidia -d --rm tensorflow/tensorflow:latest-gpu-py3-jupyter

細節就不多說了，下面操作步驟在描述。

操作步驟：

1. 安裝NVIDIA驅動程式

在PVE上安裝NVIDIA顯示卡驅動程式，步驟主要3點：

1a. NVIDIA官方網站下載相對應的Linux amd64驅動程式

1b. 新增/修改 /etc/modprobe.d/blacklist.conf 如下：

/etc/modprobe.d/blacklist.conf

================

blacklist nouveau

================

1c. 執行Linux amd64驅動程式進行安裝

# bash /root/NVIDIA-Linux-x86_64-450.80.02.run

1d. 確認安裝完成

# nvidia-smi

如果安裝成功，nvidia-smi會顯示系統顯示卡的資訊。

這邊要記住安裝的驅動程式版本，這裡用450.80.02。

2. 建立Ubuntu 18.04 LXC Container

1a. 在PVE上建立Ubuntu 18.04 LXC，這裡用標準的standard。

1b. 接著要修改LXC的設定檔，將NVIDIA顯示卡驅動程式產生的device file映射到Container中，

在PVE LXC的設定檔加入：

/etc/pve/lxc/105.conf

================

..........

lxc.cgroup.devices.allow: c 195:* rwm lxc.cgroup.devices.allow: c 243:* rwm lxc.mount.entry: /dev/nvidia0 dev/nvidia0 none bind,optional,create=file lxc.mount.entry: /dev/nvidiactl dev/nvidiactl none bind,optional,create=file lxc.mount.entry: /dev/nvidia-uvm dev/nvidia-uvm none bind,optional,create=file lxc.mount.entry: /dev/nvidia-modeset dev/nvidia-modeset none bind,optional,create=file lxc.mount.entry: /dev/nvidia-uvm-tools dev/nvidia-uvm-tools none bind,optional,create=file

================

細節參考：

https://medium.com/@MARatsimbazafy/journey-to-deep-learning-nvidia-gpu-passthrough-to-lxc-container-97d0bc474957

3. 下載NVIDIA CUDA (Container內)

NVIDIA網站下載CUDA：

CUDA Toolkit 10.0 (版本沒差，在apt install時都能選)

選擇 Linux -> x86_64 -> Ubuntu -> 18.04 -> Deb(Network)

接著按照網站上描述的步驟，執行前面3點。

# dpkg -i cuda-repo-ubuntu1804_10.0.130-1_amd64.deb

# apt-key adv --fetch-keys https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu1804/x86_64/7fa2af80.pub

# apt update

4. 安裝NVIDIA顯示卡工具程式、CUDA (Container內)

我們上個步驟把套件庫新增到系統後，這邊安裝。

這裡安裝要注意幾點：

1. Tensorflow-GPU不同版本相依不同的CUDA版本

2. CUDA安裝會相依nvidia-driver、nvidia-util版本

因為Tensorflow會相對應特定版本的CUDA，版本參考：

https://www.tensorflow.org/install/source

原則上，Tensorflow 2.1.0以上都用CUDA-10.1版，這裡安裝CUDA-10.1版。

前面提到我們用的顯示卡驅動程式版本是450.80.02，

這裡要安裝cuda-drivers-450.80.02，指令如下：

# apt-get install cuda-drivers=450.80.02-1

比較簡單的方式是，安裝aptitude，用aptitude指定這個版本安裝。

接著才安裝CUDA，這裡我們安裝CUDA-10.1版，指令如下：

# apt-get install cuda-10-1

10-1表示10.1版，要安裝其他版本，例如10.0 (就是cuda-10-0)。

同樣的，比較簡單的方式是用aptitude直接指定版本安裝。

這裡要注意，安裝時，它顯示把cuda-drivers移除，安裝最新的455版，

一樣，用aptitude，直接指定cuda-drivers用450.80.02-1的版本。

完成後，執行(Container內)：

# nvidia-smi

應該會出現和PVE主機上一樣的畫面訊息。

5. 安裝NVIDIA cnDNN

NVIDIA網站下載cnDNN

https://developer.nvidia.com/rdp/cudnn-archive

前面Tensorflow網站寫，2.1.0以上版本是7.6版，因此我下載：

cuDNN v7.6.5, for CUDA 10.1

選Ubuntu 18.04版本下載。

只需要安裝runtime即可，dev和doc都不用下載。

直接用

# dpkg -i /root/libcudnn7_7.6.5.32-1+cuda10.0_amd64.deb

6. 安裝Python3.7和pip3 (Container內)

Tensorflow提供pip安裝，但要求要pip 19.0以上版本，

因此我們安裝並升級Ubuntu 18.04的Python3.7和pip3。

6a. 安裝Python3.7

# apt install python3.7 python3.7-dev

6b. 調整預設Python3版本為python3.7

# update-alternatives --install /usr/bin/python3 python3 /usr/bin/python3.6 1
# update-alternatives --install /usr/bin/python3 python3 /usr/bin/python3.7 2
# update-alternatives --config python3

6c. 安裝升級新版pip3

# apt install python3-pip

# wget https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py

# python3.7 ./get-pip.py

7. 安裝Tensorflow-GPU

這裡我看了半天，終於搞懂差異在哪，

首先Tensorflow 1.x 和 Tensorflow 2.x 不相容，程式碼要修改，

再來，Tensorflow 2.0.0、2.1.0、2.2.0、2.3.0穩定性有差異，

支援的演算法有差異，演算法差異參考：

https://cloud.google.com/tpu/docs/supported-versions

目前我選2.2.1安裝，但之後Raspberry Pi + Tensorflow-Lite，我可能會改用2.3.1。

安裝Tensorflow-2.2.1

# pip3 install tensorflow-gpu==2.2.1

等等等等.......

8. 驗證 & 備份

執行下面這段Python程式碼：

import tensorflow as tf

tf.test.gpu_test_gpu_device_name()

正常會顯示一堆東西，其中出現

GeForce GTX 1060 6GB computeCapability: 6.1

接著最重要的步驟～備份。

Container關機 -> Backup -> 選 gzip -> 備份後，搬移到 templates/cache/ 改名為 tensorflow-gpu-2.2.1。

到這裡，LXC版本的可遷徙容器完成.......

其他地方只需要PVE安裝個Nvidia Driver 450.80.02就可以玩Tensorflow了！

我認知的電力電子 - 6 總結

前面多篇提到交換式電源、逆變器、變頻器，其實現在很多應用都是上述幾種變形，這邊總結的部份就把我知道的一些應用列出來。

新式T6節能日光燈具：

T6節能日光燈具號稱能省電、燈具不閃爍，關鍵不是T6規格，而是燈具內使用是「預熱式電子安定器」，多年前上網買T5用的「預熱式電子安定器」，把家裡T5燈具全部拆下來更換安定器，效果的確不錯，每支燈管平均壽命大約3~4年，也的確不閃爍。

原理很簡單，就是交換式電源，傳統的安定器直接是交流電，頻率就是60Hz，而透過交換式電源設計，交換式電源的切換頻率大約50kHz，相對來說就是不閃爍，而交換式電源的電子安定器轉換效率能到93%左右。

不過現在家裡全部汰換了，都換成LED吸頂燈了，算是進化到3代燈具。

變壓器：

手機用的變壓器，現在都很輕，都已經是交換式電源設計了。

行動電源：

內部都是DC-DC Converter，小米有出2種，一種稱為高配版，一種是一般的版本，其實差別在，高配版內部是2組DC-DC Converter，所以功能上能夠同時行動電源充電和行動電源充手機。

變頻冷氣、冰箱：

內部就是變頻器。

新式電梯馬達控制：

新式電梯的馬達控制使用變頻控制，最新的稱為PM永磁式，是在變頻控制的基礎上，馬達內部變成多級，很多組的磁鐵和電磁鐵(傳統是三相，3組)，稱為PM永磁式，好處是因為很多組，能提高扭力，搭配變頻控制，直接省去減速齒輪箱。

電動車馬達控制：

電動車的馬達控制，就是變頻器，和前述差不多，有沒有永磁這類設計不確定。

電動車煞車的電力回充：

電動車和油電車有個特色，具備煞車時的電力回充，效果有2個，一方便能夠減少煞車皮使用，另外能充點電。

馬達通電正著轉，是馬達，馬達反著轉，其實就變成發電機了。

煞車時的動能，讓馬達反轉，就變成發電。

但設計細節得查查看。

變頻器與各種三相馬達控制：

就變頻器與馬達控制。

UPS：

提過了。

太陽能發電和並聯市電：

太陽能發電其實就是UPS設計的延伸，太陽能充電到電池，就是交換式電源設計，如果要進一步併入家中市電，就是多增加逆變器，把電池轉成交流電充入家中市電。

這裡逆變器的差別是，UPS是產生固定110v 60Hz的電力。

太陽能發電用的市電併聯器，裡面的頻率產生器是從市電參考目前的電壓和頻率，再把頻率複製後產生到開關電路控制，電壓和頻率是根據市電浮動的。

UAV無人載具的馬達控制器：

前面提過遙控車的電變。

差不多這些，基本上目前看得到的電機和馬達控制應用，只要是電力或電機類馬達和電力控制，大概都是差不多的東西。

樹莓派的PWM，PWM就是頻率產生器，但因為電腦是數位的，原則上PWM提供的是方波1-0-1-0的週期方波信號，PWM的好處是能改變1-0-1-0的切換頻率。

但如果要轉交流的應用，直接買一塊頻率產生器板子，NT150，頻率穩定性效果遠勝PWM，控制又簡單。

我認知的電力電子 - 5 變頻器

前面提到交換式電源和逆變器。

這裡直白的描述，交換式電源因為是開關型電路，其實本質上就是AC-DC Converter。

因此常見的DC-DC Converter實際上是透過開關開啟和關閉的方式，把來源的DC轉成類似AC的切換模式，在轉成DC輸出。

而逆變器，就是DC-AC Converter。

變頻器的目標，是透過改變頻率的方式，控制交流馬達。

這類的應用傳統的交流馬達應用，通常是AC(定頻60Hz)-AC馬達。

而要改換成變頻器，尤其是俗稱的「DC直流變頻」，其實就是：

AC -> AC-DC Converter -> DC-AC Converter -> AC交流馬達

然後在DC-AC Converter內控制AC的頻率，達成變頻的效果。

我認知的電力電子 - 4 UPS原理與逆變器

前面提到交換式電源和遙控車的電變，提到電變的差異是，把開關電路的控制改為控制PowerMOS這類元件，達到大電流放電的能力。

新式UPS的原理和電變差不多，因此理解交換式電源和電變之後，就比較容易理解UPS。

UPS功能：

UPS主要是當停電時，提供裝置電力。

UPS內部有蓄電池，當停電發生時，會將電力供應從插座的交流電轉到蓄電池繼續供應電力，直到蓄電池沒電為止。

因此電路上包含蓄電池充電和蓄電池放電2個部份，這裡著重在蓄電池放電的描述。

UPS蓄電池放電原理：

我們再看一次DC-DC Converter的示意圖：

在UPS中，蓄電池的負載放電也和DC-DC Converter相同，但2個問題點：

1. 負載很多或很大，需求電力大

2. 負載使用交流電

因此，和電變一樣，UPS內的負載使用多顆PowerMOS這類電子元件提供電力，PowerMOS的數量可能多達8顆甚至更多，根據UPS設計的負載能力不同，使用的PowerMOS顆數不同。

第2點，負載要是交流電，怎麼辦？

這是本篇的重點。

頻率產生器：

現在有種東西，叫作頻率產生器，功能很簡單，根據參數設定，產生特定的頻率，頻率可以是正弦波、方波、甚至三角波，頻率也能設定。

它的單價很低，1個大約NT150(10年前價格)。

前面交換式電源提到：

1. 整個DC-DC Converter會透過一個電壓偵測器偵測電壓，根據電壓控制充電的開關電路開啟和關閉的頻率。

2. 電容的一個特性是，電壓和電容量會在充電時持續上升。

在UPS應用中，會加上一片頻率產生器，電壓偵測器會根據頻率產生器的正弦波，和電容的電壓比較，控制充電的開關電路開啟和關閉。

因為要提供的是交流電，因此充電部份會有2組，1組提供正電壓充電，1組提供反向的負電壓充電，負電壓這組，輸出時正負反接。

因為交流電是110v正弦波，因此電壓偵測器偵測電容電壓時，電壓要是110v正弦波的波型電壓。

逆變器：

雖然整篇文章沒提到逆變器，但其實上面提到UPS的這種產生交流電的Converter，稱之為DC-AC Converter，俗稱Inverter，中文就是逆變器。

這類的UPS比傳統UPS更好，一般號稱能夠推動馬達的UPS，內部多半是這種設計，而傳統的UPS設計，是透過多組不同電壓的直流方波疊加產生的，其實是很像金字塔的正弦方波，效果比較差。

我認知的電力電子 - 3 遙控車電變

在上一篇的交換式電源中提到，交換式電源包含3個部份：

充電(開關電路)、電池(電容)、負載放電

充電(開關電路)的目標是：

在負載持續放電(用電)下，透過開關的方式，持續對電容充電，並維持負載需要的電壓。

有沒有可能，負載需要的電流太大，超過開關電路的供應？發生了會如何？

是很有可能發生的，當發生的時候，負載電路會持續以最大電流供電，電容會持續充放電，但負載用電太大，會讓電容電壓不足(充電無法到達需求電壓)，充電電路會發熱，如果散熱不足，可能造成元件過熱燒毀。

為了應對大電流電機應用，多年前開始出現PowerMOS這類電子元件，這類電子元件的功能就是電力開關，開啟時通電，關閉時不通電。

但這類電子元件的新的差異是，他開啟通電時，能持續提供15w甚至30w的電力供應，也就是12v提供1.5A甚至3A的電流，而且能夠並聯。

這類元件最典型的應用就是遙控車、無人載具馬達的供電電源。

透過並聯，低一顆PowerMOS提供15w，2顆並聯供給1顆馬達，最大可以提供馬達30w電力，2顆馬達則整台遙控車最大出力可以達到60w。

這對於目標是大馬力高速度的遙控車，絕對是逸品。

而這樣的元件，在遙控車裏面，稱之為『電變』。

而馬達的控制，就是前面開關電路的開啟跟關閉的頻率，調高開啟頻率，就讓馬達動力更強，降低開啟頻率，就讓馬達轉弱。

我認知的電力電子 - 2 交換式電源

交換式電源：

交換式電源大概是電力電子中基本的應用之一，也是最廣泛的應用。

交換式電源厲害的地方是，傳統變壓器重量重，轉換效率低，重量大概幾百克甚至幾公斤(根據變壓器大小)，轉換效率大約60%左右，交換式電源重量只有幾克，轉換效率85%起跳，目前常見的行動電源和3.3v、5v變壓器，轉換效率都做到95%以上，甚至98%。

原理：

整個交換式電源(Switch Power)，我把它分成3個部份和階段：

●充電

●電池

●放電

充電部份(階段)與電池部份(階段)：

充電部份(階段)通常充電會是開關電路，電池會是電容，也因為充電是開關電路，因此稱為交換式電源(Switch Power)。

至於使用充電部份使用開關電路的原因，我猜可能跟交流電有關，實際原因我可能需要再查看看。

開關電路和電容的特性先看下圖：

上圖有個地方有問題，不過先不管它，解說為主。

以DC-DC Converter來說，假設是12v轉9v的DC-DC Converter，開關電路的特性是上圖左側。

當開關電路的開關開啟時，會產生12v電壓的電力。

而電池或者電容的特性有幾個點：

1. 電容或電池的電壓

2. 電容或電池的容量(內部儲存的電力容量)

3. 電容的電壓會隨著電容量的多寡而變化

因此，假設電容量一半時，則它的電壓可能只有一半，

當然，電容實際的電壓、電容量、電流要用算的，這邊先不用管這麼細。

所以，電池或電容的特性如上圖右側，當電池或電容沒電時，電壓為0v，

隨著持續充電，電壓會隨電容量增加持續上升，直到到達我們需要的電壓。

以12v轉9v的DC-DC Converter來說，當電容充電之後，電壓會從0v變成9v。

放電部份(階段)與電池部份(階段)：

同樣的，電池部份(階段)通常是電容，而放電部份(階段)，通常是負載。

以行動電源為例子，行動電源內部電源可能是12v，經過DC-DC Converter之後是5v，輸出接的手機，手機就是負載。

前面提到在充電部份(階段)，電容會充電，直到需要的電壓。

而負載放電，會持續的從電容消耗電力，因為電容的電容量很小，通常非常短的時間(1~3秒內)就會消耗完全部電力，如下圖：

為了持續持續提供負載用電，讓電容維持在需要的電壓，因此整個DC-DC Converter會是充電、電池、放電3個階段加在一起，持續運作。

為了維持9v輸出，通常DC-DC Converter內部會有個輸出電壓偵測器，偵測器會持續偵測電容上的電壓，讓它維持在輸出電壓(這裡的例子是9v)，當到達9v時，就會讓開關電路關閉，當低於9v時，會讓開關電路開著，開關電路在開著狀態時，會持續的開關切換，進行充電。

開關電路是常見的架構，也是主要的框架，看起來複雜，但其實後面每個架構都是延伸。

我認知的電力電子 - 1

多年前因為想自製行動電源和要買UPS，以及研究太陽能發電，那時研究了下DC-DC Converter、UPS原理、逆變器原理，自己買元件實做了交換式電源和行動電源，差點自己DIY UPS。

既然前面提到變頻器，就把知道的部份整理出來。

電力電子簡述：

以往電機俗稱大電，都是110v以上電壓，大多是交流電。

電子俗稱小電，都是3.3v、5v這種，常見的最多就48v。

更直白的說法，電機的電會電到人甚至電死人，電子的電通常不會電到人。

以往電機歸電機，電子歸電子，電子元件都mA計算，電機都A計算，但因為電子元件耐電流能力提高了很多，有能力控制A等級，因此現代電機陸續都由電子元件驅動，最典型的應該就是變頻馬達控制。

那時候為了自製DC-DC Converter，發現新式的電源供應器換電源轉換器都是交換式電源，因此研究了下，後來看UPS和太陽能發電才發現，原來都是同一技術的延伸。

(下篇待續)

抽水馬達(三相馬達)啟動與控制(Y-△啟動電路)

最近因為大樓抽水馬達配電盤出問題，正好學習了解，並嘗試用樹莓派自製控制器。

為了怕自己忘了，把已知的部份陸續紀錄。

抽水馬達(三相馬達)控制(Y-△啟動電路)：

三相馬達又稱三相感應馬達，基本上比較大型的馬達都是三相馬達，小的包括冷氣、冰箱，大的包括抽水馬達、電梯、電動車、電聯車應該都是三相馬達。

馬達基本原理簡述：

馬達內部就磁鐵和電磁鐵，電磁鐵通電產生磁力，和磁鐵發生互吸互斥，產生旋轉，持續的改變電磁鐵狀態，就能產生持續的旋轉。

一般三相馬達都接交流電，因為上面提到，電磁鐵狀態持續改變，就能產生持續旋轉，交流電是有頻率的，台灣固定60Hz，這表示交流電會以60Hz的頻率自動改變狀態，就能讓馬達持續旋轉。

而三相馬達共6條線，2條1組，形成3個電磁鐵。

Y-△啟動電路用途：

因為馬達啟動會需要大電流，為了避免控制電路在啟動時燒毀，因此需要改變馬達接法，降低啟動電流。

參考：

http://163.28.10.78/content/vocation/ee/tp_nh/content2/plc/base/ydstart.htm

https://waterpower88.pixnet.net/blog/post/37076767

方法是啟動時使用Y接法，啟動後△接法，透過Y接法降低馬達運轉的效率，降低啟動電流。

延伸，變頻器用途：

事實上，馬達正常運作就是用△接法，會用Y型接法就只是為了啟動降低啟動電流，最新的作法是直接用△接法接馬達，但透過控制頻率的方式，頻率由低而高線性的調整，控制馬達轉速，同時降低啟動電流和運轉速度。

這裡，我因為要用樹莓派控制，不打算做變頻器和用變頻器，因此使用傳統的Y-△啟動電路。

控制說明：

先看圖：

名詞說明：

三相電源：

習慣上會用R、S、T表示三相三條線，三相電源就是電源火線有3條，有三相3線式(3P3W)，和三相4線式(3P4W)，三相4線式第4條是接地線(水線)。

三相電源有分三相220v和3相380v。

三相3線式(3P3W)的任意2條火線，都會形成交流電，三相220v，R-S形成220v、S-T形成220v、R-T形成220v。

三相馬達(三相感應馬達)：

習慣上會用U1(1)、V1(3)、W1(5)和U2(2)、V2(4)、W2(6)表示三相馬達的3組線，U1(1)-U2(2)形成1組電磁鐵、V1(3)-V2(4)形成1組電磁鐵、W1(5)-W2(6)形成1組電磁鐵，(數字)表示第幾條線。

U1(1) V1(3) W1(5)

U2(2) V2(4) W2(6)

接線：

先描述正常△接法：

R-U1(1)-W2(6)

S-V1(3)-U2(2)

T-W1(5)-V2(4)

Y接法：

R-U1(1)

S-V1(3)

T-W1(5)

U2(2)-V2(4)-W2(6)

樹莓派控制接法：

需要3顆3相固態繼電器(SSR)，以上圖來說，為左一、右上、右下。

左一用60A的原因是，原先大樓的配電盤，左一電磁開關出現「咿-咿-咿-咿-咿-咿-咿」的聲音，因此換個大點的繼電器。

左一來源接R、S、T，輸出接U1(1)、V1(3)、W1(5)

右上(我俗稱小白兔)，負責控制Y接法，來源接U2(2)、V2(4)、W2(6)，輸出三條線接一起。

右下，負責控制△接法，來源接R、S、T，輸出接W2(6)、U2(2)、V2(4)。

樹莓派控制：

馬達停止時：

左一關閉、右上關閉、右下關閉。

馬達啟動時(低速運轉)(Y接法)：

左一啟動、右上啟動、右下關閉。

馬達正常運轉(全速運轉)(△接法)：

左一啟動、右上關閉，右下啟動。

在這裡，樹莓派的功能其實就是替代原先的時間繼電器，差別是

1. 導入樹莓派能做到全數位控制

2. 電磁開關和時間繼電器改用SSR，變成無接點控制，原先220v的控制都改為直流電控制，電磁開關改用SSR無接點無火花，能提高系統壽命

樹莓派內有PWM，SSR切換速度極快(ms等級)哪天想不開，說不定能魔改成變頻控制。

大樓上水塔、下水池狀態感測器(61F-G1)說明

最近因為大樓抽水馬達配電盤出問題，正好學習了解，並嘗試用樹莓派自製控制器。

為了怕自己忘了，把已知的部份陸續紀錄。

61F-G1水位偵測器：

大廈大樓普遍使用的水位控制器，是歐姆龍出品的，好像是水電技術士考試內容。

有多個型號，G為單1組感測控制器，G1為2組串連，G2為3組串連。

大樓通常有下水池接自來水，上水塔和下水池水管連通接抽水馬達，所以通常用G1，2組感測器。

61F-G和61F-G1的說明，我主要參考：

https://home.gamer.com.tw/creationDetail.php?sn=2202523

https://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=168&t=5632523&p=2

感測器稱為Unit，簡稱U。

G型號：

水位感測(輸入Input)接E1、E2、E3

提供的狀態(輸出Output)為Ta、Tb、Tc

G1型號：

G1型號因為串連

水位感測(輸入Input)，U1(下水池)接E1'、E2'、E3'，U2(上水塔)接E1、E2、E3

提供的狀態(輸出Output)，為Ta1、Tb1、Tb2、Tc2

G1的各個情況和接線示意圖如下：

61F-G1內部幾個關鍵點：

1. 61F-G1內部把Tc1和Ta2互連，這2個IO並沒有提供

2. 61F-G1內部的繼電器狀態切換，都是Tc，U1是Tc2，U2是Tc1

3. U1表示下水池，在右側，U2表示上水塔，在左側

4. U1的繼電器IO均為2，Ta2、Tb2、Tc2，U2的繼電器IO均為1，Ta1、Tb1、Tc1

因為我要用樹莓派感測和控制抽水馬達，因此接線上，Tc2接GND，Ta1、Tb1、Tb2接GPIO。

水位感測的原理，E1、E2、E3：

參考：

https://home.gamer.com.tw/creationDetail.php?sn=2202523

E1接在高水位，E2接在低水位，E3接在水池底。

因為水會造成短路(導通)，因此：

E1-E3導通時，表示高水位

E2-E3導通時，表示低水位

因為高水位時，E1、E2和E3都會導通，因此偵測上，E1-E3、E2-E3應該是反向關係，

E1-E3導通時輸出0(短路)，E2-E3輸出1(開路)

E1-E3輸出1(開路)，E2-E3導通輸出0(短路)

保險之我見 - 10 保費、保金總額

一般來說，我們認知的保險，我花100元買，得到最多1,000的保障，

那麼我花1,000元買，應該能得到最多10,000的保障吧？

不一定～

前一篇提到，保險公司內部有精算師，所有保單推出前，都會精算過，

每張保單的合約書中，都會有保單的計算公式，

也都會設計一張試算表，提供給業務試算保額(要繳的金額、保障的保險總金額、甚至可能有傭金金額)。

我們一般認知上，繳的保費和保單總價值應該如下圖：

實際上，如果拿保單上的公式試算會發現，實際上可能是下圖：

年繳保費越多，保單總價值會上升，但上升並不是等比級數，

這原因很簡單，保險公司要設定最大可承擔風險，

因此年繳最多保費，是有最大保障沒錯，但並不是等比例的保障。

因此，一個衡量是，買這張保單，要的是最大效益，還是最大保障？

效益和保障間的取捨關係

如果同類型商品，在多間保險公司買多張低價格的保單，如何？

另一個保費和保金關係的點 - 年期

目前一般終身險，通常20年期，一年也許30,000～50,000之間，

因為這是大部分人認為1年繳1個月薪水差不多的金額，

20年期很簡單，直接把金額x20，要繳交的總金額約略在70萬上下(通常在80幾萬)。

但，有注意到，年期可以選擇的......可以15年繳清，10年繳清，6年繳清。

10年繳清，每年繳大約50,000～70,000之間，

直接把金額x10，要繳交的總金額約略在50萬上下(通常在60萬左右)，

差10年週期，總金額大概少繳20萬左右。

微妙的是，年期越短，保險附加項目可能減少，

例如，10年期以下沒有包含豁免條款，為何？

因為成本阿..........

但大部份人不會注意這些，心態上：

1. 預設值直接選

2. 一年繳個30,000～50,000，大概1個月薪水(看收入高低)，感覺還ok

3. 根本沒想過保費還有繳交總金額試算這回事，就每年繳固定金額阿

保險之我見 - 9

保險公司的所有保單，都會先在內部由精算師精算設計後，送政府核定。

但政府也知道保險公司要賺錢，畢竟大量投資要靠保險公司，

但也知道不能讓保險公司賺太兇，會影響保戶權益，因此會給予限制和審核，

其中一個近年被提出的，是所謂的「現金流量」，

要求保險公司所有資金中，必須有一定比例是現金，現金水位需要佔整體的幾成，

我如果沒記錯，要求是60%以上是現金，

因此，保險公司需要投資能夠持續產出現金的項目，

這其中，保險公司最愛的，就是商辦.........

稍微觀察會發現，商業區的商辦、土地、科技園區的辦公大廈，

很多都是保險公司的，為何？

因為每個月都能收租金，租金是「現金」。

這能讓保險公司符合金管會現金流量的規定，又不會滿手現金沒投資。

因此老實說，保險公司要經營到倒很難，通常都是亂投資導致鉅額虧損，

以經營的角度看保險公司，錢從保戶來，保戶的錢拿來投資，

投資出問題，損害的是保戶權益，聽起來就是完全轉嫁，也是個能賺錢的模式，

現金多金額大，又能成為投資大戶受禮遇，

因為現金多、金額大，在市場上，直接佔據主導地位，算是造市者之一。

保險之我見 - 8 投資型保單

投資型保單是種很奇怪的商品，它的設計是保單的保價金讓保戶投資基金。

但這裡有幾個問題：

1. 保價金和投資連動

投資失利，則保險保障受損

大部分人對投資型保單會火大的最主要原因是因為，大部分人會把保單解約的時期，

通常是景氣差的時候，景氣差需要現金，因此把保單解約，很合理，

但投資型保單因為和投資連動，景氣差時通常投資虧損嚴重，

虧損嚴重又同時需要現金，就發現保險保價金少了很多，就直接火了，

當然，多年前的連動債事件，造成大量投資型保單失效，是導火線。

2. 基金的可選擇性

投資型保單能投資的基金通常有限定，

基金公司也要賺阿，所以這張保單等於多了一塊成本，

而且基金的成本通常是買或賣時繳手續費(台灣)，

這等於每次轉換都會產生隱藏成本減少保單價值。

這麼怪的商品，保險公司怎麼會這麼愛賣？

一般來說，保險公司收了保戶的錢之後，通常拿來投資，

各國的保險公司(包含公營私營保險公司)通常都是國際基金大客戶，

也都是各國國內重要的投資大戶，

股票、基金、政府公債、公司債券、房地產...等投資商品，

保險公司幾乎都是主要投資者之一，

因此對保險公司來說，保險公司需要承擔投資風險，

投資型保單對於保險公司來說，等於是把投資風險完全轉嫁到保戶自己，

同時間，又能從基金公司賺到介紹費或手續費，

對於保險公司來說，是很棒的商品，

因此保險公司在景氣榮景時，股市基金大好的情況下，

都會推投資型保單，因為這時候基金公司要賣基金。

但反過來看保戶，

保戶同時要承擔投資風險、支付投資手續費、原本保費的成本也攤提在裡面，

等於是同時承擔了很多項成本，不算是好的商品。

保險之我見 - 7 外幣

最近幾年，儲蓄險變形除了低高利率之外，就是外幣。

外幣之所以複雜，因為它關係到匯率，而匯率基本上跟國際局勢和政情有關，

因為匯率是各國央行干預的。

通常，保險公司大推外幣保單，會是在那個外幣在大幅度貶值的情況下，

例如，美元對台幣，1:28元

一般來說，匯率會升降，在大幅貶值(大幅降)時銷售，大家會覺得有利可圖，

可以賺到匯差，因此購買，但保險公司沒說的是，匯率貶值是一時的，

保費要繳6年10年，除非有能力一次把外幣換完每年扣款，否則不是躉繳其實不合算，

但一次換完，為啥不直接外幣定存？而要買張外幣保單？

另一種情況，澳幣、南非幣

澳幣、南非幣是特殊的，它不一定會升值，有可能貶值後升不上去，

這很可能跟國家央行政策或該國貨幣策略相關。

保險之我見 - 6 解約率

上期提到儲蓄險，講到現在儲蓄險都是變形的，短年期低利率，長年期轉高利率。

這是因為，保險公司把傳說中，保險公司真正獲利的一個部份提出來用了 - 保險解約率。

所有保險公司的保單都有相同的規則，提前解約，以繳保金只能拿回70%。

為何保險公司尤其壽險公司特愛賣長年期保單，

因為大部分人，繳不完全週期保費。

下面資訊曾經在ptt上看到過，但數值印象忘了。

印象中，保單解約率一年約略15%~25%。

第1年解約的，印象中20%~25%，

第2年解約的，印象中15%~20%，

第3年解約的，印象中10%15%。

我印象中，經過4年後，大概保單只會剩下40%左右，大概60%都解約了。

前5年解約率，年平均在20%左右吧！

這表示，長年期保單大部分根本沒繳完就解約了，

對於保險公司來說，保金的30%是保險公司的重要收入，

而目前儲蓄險的設計，短年期用低利率，長年期轉高利率，

就是因為看準了大家根本繳不完，實際轉入長年期高利率的比例低很多，

能夠進入10~20年週期持續累計高額複利的比例極低，

最重要的一點是，進入10~20年週期累計高額複利的保單，

通常根本不會領回了，可能直接變成壽險了，對於保險公司來說，

賣張不用支出或支出極低的保單，非常合算。

補充：

因此相對來說，上述長年期的儲蓄險，因為沒有時間上限，

長年期又是複利累積，到期後解約也沒有70%的問題，

因此，可以考慮以長年期複利的儲蓄險替代壽險。

保險之我見 - 5 儲蓄險

儲蓄險是保險公司很愛的商品，台灣人狂買。

很不幸的，這真的是個......不太好的商品。

一個簡單的行銷：

年繳3萬，10年期，10年後還本可拿40萬。

就一堆人買了.............

心態是：

一年3萬，我給得起(月薪3萬，1年存1個月錢，差不多阿)

10年，就儲蓄阿.....

40萬，1年3萬，10年繳30萬，可以拿40萬，賺了10萬，不錯阿！

於是就買了.............

投資理財的比較會知道，景氣循環，定存利率也是循環的，

當然，目前世界大環境，定存利率的循環是循環往下，

但整體來說還是有高的時候和低的時候。

更何況，用這種方式買保單，其實直接在網路銀行就可以設定定存，

用階梯方式設定定存，就能達到同樣效果。

保險公司儲蓄險，最初很簡單的玩單利和複利的遊戲，

用單利行銷，包裝複利的事實，如果用複利精算，

到期還本的錢通常低於當年度的定存利率。

試算如下：

總額 = 階梯10年定存利率的總額 - 意外險成本 - 保險公司維持費用

而這裡用的10年定存利率，通常以當年度的定存利率計算

因此，

在定存利率低的時候，保險公司特愛推儲蓄險，

定存利率高的時候，保險公司不太推，反而推投資型保單。

階梯10年定存利率的意思是，

因為繳費是每年繳，因此它不是躉繳的方式計算，

而是階梯式：

第1筆 10年 1.1%

第2筆  9年 1.1%

第3筆  8年 1.1%

第4筆  7年 1.1%

第5筆  6年 1.1%

第6筆  5年 1.1%

第7筆  4年 1.1%

第8筆  3年 1.1%

第9筆  2年 1.1%

第10筆1年 1.1%

但因為現在大家都知道這作法，因此現在儲蓄險保單變形，

變成6年內低利率，第7年開始轉成高利率計算，

第1筆  6年 0.6%

第2筆  5年 0.6%

第3筆  4年 0.6%

第4筆  3年 0.6%

第5筆  2年 0.6%

第6筆  1年 0.6%

  ?年 2%

  ?年 2%

  ?年 2%

  ?年 2%

......

看似非常划算，畢竟高利率複利效果驚人，

但保險公司沒說的是.......

(下集待續)

保險之我見 - 4

前面提到醫療險和意外險，因為都相對單純些，

這邊開始說壽險。

壽險是保險公司最初的第一個也是最主要的商品，

很多保險公司名稱直接標「人壽」，就能知道壽險商品的地位，

但很不幸的，現在壽險普遍高單價，幾乎不算好商品了。

壽險問題是，繳費金額高，但保障低，

現在這年代，年繳5萬，掛了頂多50萬，

真是昏倒，大概就是一場比較高級的喪禮，

能給家人任何的保障嗎？

50萬，1個人頂多活2年。

問題是，怎麼會這樣？身為保險核心商品，怎麼這麼弔詭？

因為它的成本組成，導致了它的問題。

壽險是這樣的，只要人死了就給錢，不論原因。

因此它的成本是幾項資訊的結合：

保險公司壽險死亡的理賠金總額 + 國民平均壽命 + 國民的平均年齡 + 保險公司壽險客戶的平均年齡

上述4個條件加總和試算之後，得出保費金額和成本，

因為壽險都是死亡後才理賠，因此大多是長年期保單，

因為是長年期繳費，因此保險公司還要加上定存利率綜合計算。

所以每年保費的設定，在加上當時定存利率進行試算，才得出保單保費金額。

我們把上述項目列出來：

• 理賠金總額
• 國民平均壽命
• 國民平均年齡
• 保戶平均年齡
• 定存利率

台灣目前是高齡化社會，平均年齡偏高，國民平均壽命約75~80歲，

全球定存利率目前差不多是0% ~ 1%，

保險公司，尤其越老牌的，保戶平均年齡越高，

以這些條件看起來，壽險保費很難降低，

再加上大部份保險都有免除條款(意外險非意外不賠、醫療險沒有上醫院的醫療行為不賠)，

但壽險沒辦法，壽險就是一拍兩瞪眼，死了就要給錢，沒有彈性空間，

這些都造成壽險保單價格無法降低，也造成壽險不是好的保單。

但因為壽險年期長，單價高，保險公司反而希望業務多賣一些，

尤其年輕人，買下去繳20年，年輕人又是低風險族群(意外死亡比例低)，

真的不幸死了，50萬就解決了，

因此只要定存利率低的時候，保險公司特愛推壽險。

保險之我見 - 3

前面提到醫療險，這邊提意外險，

醫療險和意外險相對簡單些。

和醫療險差不多，意外險的計算和醫療險類似，如下圖：

一樣是

所有人保費 = 所以意外險保費的總支出

同樣的，保險公司要維持，因此：

所有人保費 = 所以意外險保費的總支出 + 保險公司維持費

意外險是平民保險王很推廣的保險，

它單價低，但保額高，一旦出事能有很不錯的保障，

意外險的問題是，它必須是「意外」，

因此保險公司認定上，必須要有個「造成意外的原因」，

而這點，也正是意外險保費低的原因。

因為，只要有原因，保險公司就能對發生的原因求償，

意思是，理賠的金額是有機會轉嫁到其他人的。

例如：

開車時，因為車輛問題導致受傷，

而車輛問題被鑑定和認定是主因，

保險公司依據意外險理賠，但因為是車輛問題引發的，

因此有機會能夠跟車輛公司求償。

這也是為何保險公司在意外險認定時，必須要有個加害的對象，

這個對象能夠是東西、事件之類的，

除非是地上石頭，否則只要是事件或東西導致的，通常都能被認定，

甚至有當事人能被求償。

保險之我見 - 2

 開始內容：

我們先從保險的保金、保費討論，名詞可能有錯，觀念對就好了，

反正我也不是保險科系的。

我想先從醫療險開始說明，概念上比較容易，

醫療險是保險中重要的組成之一，

我的觀念中，

壽險、醫療險、意外險

並稱三大核心保單

基本上，保險公司的核心產品原則上就是這3個，

其他大多是這3個的衍生性商品。

醫療險的核心概念我們可以想成團體保險，或者典型的台灣健保。

所有人的保費 = 所有醫療保費的金額

當然，保險公司要賺錢，要維持運作，因此實際狀況是：

所有人的保費 = 所有醫療保費的金額 + 保險公司維持費用

而這裡保險公司得維持費用，

包括了保險公司的利潤、給業務的傭金、內部維持運作的開支。

因此，

話術一：醫療險保單要停售了，趕快買哦.....

鬼話，保險公司不會賠錢賣商品，會賠錢的，不用說直接停了或讓業務不推銷

話術二：以前的醫療保單項目少，新保單項目多，換保單比較好

一半鬼話，內容沒錯，但問題是真的有需要換新保單嗎？

保險業務的傭金是這樣算的，長年期保單(終身保單)，繳費20年，

但業務大約前5年有傭金，而且傭金金額持續遞減，

沒有換新保單，傭金會縮水。

保險之我見 - 1

這系列應該會是個無趣沒閱讀量的系列，

但既然都開頭了，我想就把我對保險的理解寫一寫，

畢竟我支持保險，但因為商業化的原因，對於保險有些無奈。

破題的結論：

我的保險概念核心源自於『平民保險王』，

我支持保險歸保險，投資理財歸投資理財。

我認為保險最核心的本質，是一個個人和保險公司的對賭關係，

個人擔心事故，因此花錢買保險，

事故本身是對賭的項目，賭注則是『錢』，

而個人賭的是『會發生事故』，

保險公司賭的是『不會發生』。

我找過最單純直接的保險，應該是防癌險，

不是防癌險好，而是它設計最符合保險本質。

防癌險是每年繳保費，一旦得了癌症，

直接給保金(常見的是200萬)，給完後保險終止，未來無法再購買。

這就是我認知最典型的保險，賭會不會出事。

而現在市面上的保單，通常都是變種保單，

也就是參雜了很多內容在保單內，目標是增加商品吸引力，

同時降低保險公司風險或增加收益。