Arduino көмегімен негізгі жиілікті өлшеңіз: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

3 сәуірде Үндістан премьер -министрі Шри. Нарендра Моди үндістерді 5 сәуірде кешкі 21.00 -де Үндістанның Корона вирусына қарсы күресін атап өту үшін жарықты сөндіруге және шамды (Дия) жағуға шақырды. Хабарландырудан кейін ғана әлеуметтік желілерде үлкен тәртіпсіздік болды, бұл электр желісінің істен шығуына байланысты толық өшіруге әкелетінін айтты.

Мен, электротехника мамандығының студенті болғандықтан, электр торабына жүктеменің кенеттен төмендеуінің әсерін көргім келді. Әсер ететін параметрлердің бірі - жиілік. Сонымен, мен үйдегі электр розеткасынан кернеу жиілігін өлшейтін құрылғы жасауды шештім. Назар аударыңыз, бұл шағын эксперимент үшін өлшенген мәннің дәлдігі маңызды емес, себебі мен жиіліктегі өзгерістерді байқағым келді.

Бұл нұсқаулықта мен тордың қалай істен шығатынын тез түсіндіремін, содан кейін мен жиілікті қалай өлшегенімді көрсетемін.

1 -қадам: Неге уайымдау керек?

Электр желісі көптеген факторлардың әсерінен істен шығуы мүмкін, олардың бірі жүктеменің кенеттен төмендеуі. Мен оны қарапайым түрде түсіндіруге тырысамын, сонда электрлік білімі жоқ адам оны түсінеді.

Жиілік дегеніміз не? Бұл айнымалы токтың бір секундта қайталанатын саны. Үндістанда жиілік 50 Гц құрайды, яғни айнымалы ток толқыны бір секундта 50 рет қайталанады.

Кез келген электр станциясында турбинасы бар, ол айналмалы механикалық құрылғы болып табылады, ол сұйықтық ағынынан энергияны (бу, су, газ және т.б.) алады және оны пайдалы жұмысқа (механикалық энергияға) айналдырады. Бұл турбина генераторға қосылады (қосылады). Содан кейін генератор бұл механикалық энергияны біздің үйден алатын электр энергиясына айналдырады.

Бұл түсініктеме үшін бу электр станциясын қарастырайық. Мұнда жоғары қысымды бу турбинаны айналдыру үшін қолданылады, ол өз кезегінде генераторды айналдырады және электр энергиясын өндіреді. Мен генератордың қалай жұмыс істейтінін талқыламаймын, бірақ есте ұстаған жөн, кернеудің жиілігі генератордың айналу жылдамдығына тікелей байланысты. Егер жылдамдық жоғарыласа, жиілік артады және керісінше. Генератор ешқандай жүктемеге қосылмаған деп есептеңіз. Генератор турбинаға будың шығуын жиілік 50 Гц болғанға дейін ұлғайту арқылы жылдамдыққа жеткізіледі. Енді генератор қуат беруге дайын. Генератор жүктемеге (немесе торға) қосылғаннан кейін ток оның орамасынан ағып бастайды және оның жылдамдығы төмендейді, сондықтан жиілік. Бірақ реттеу стандарттарына сәйкес жиілік белгілі бір диапазонда болуы керек. Үндістанда бұл +/- 3%, яғни 48,5 Гц- 51,5 Гц. Енді жылдамдықтың төмендеуіне байланысты төмендеген жиілікті өтеу үшін, бу жиілігі қайтадан 50 Гц болғанға дейін жоғарылайды. Бұл процесс жалғаса береді. Жүктеме жоғарылайды, жылдамдық азаяды, жиілік төмендейді, бу кірісі жоғарылайды және генератор жылдамдыққа жеткізіледі. Мұның бәрі губернатор деп аталатын құрылғы арқылы автоматты түрде орындалады. Ол генератордың жылдамдығын (немесе жиілігін) бақылайды және сәйкесінше бу кірісін реттейді. Бөліктің көп бөлігі механикалық болғандықтан, өзгерістердің күшіне енуіне бірнеше секунд кетеді (яғни жоғары уақыт тұрақтысы).

Енді генератордағы барлық жүктеме кенеттен жойылатынын қарастырайық. Генератор жүктеменің орнын толтыру үшін бу кірісін бұрын жоғарылатқандықтан, оның қалыпты жылдамдығынан жоғары жылдамдыққа жетеді. Губернатор бу кірісін сезіп, өзгерте алмас бұрын, генератордың жылдамдығы соншалық, жиілік оның жоғарғы шегінен асып кетеді. Нормативтік стандарттарға сәйкес бұған рұқсат етілмегендіктен, генератор шамадан тыс жиіліктің әсерінен тордан кетеді (немесе ажыратылады).

Үндістанда бізде бір ұлт - бір желі бар, бұл Үндістандағы барлық генераторлар бір желіге қосылғанын білдіреді. Бұл елдің кез келген аймағына билік жіберуге көмектеседі. Бірақ бір кемшілігі бар. Елдің кез келген бөлігіндегі үлкен ақаулық басқа бөліктерге тез таралуы мүмкін, бұл бүкіл тордың істен шығуына әкеледі. Осылайша, бүкіл ел биліксіз қалады!

2 -қадам: Жоспар

Жоспар кернеудің жиілігін белгіленген аралықта өлшеу болып табылады.

Айнымалы ток кернеуі 230 В-тан 15 В айнымалы токқа дейін төмендету үшін орталық тығын трансформаторы қолданылады.

RTC модулі нақты уақытты қамтамасыз етеді.

Деректердің екеуі де (Уақыт пен жиілік) Micro SD картасында екі бөлек файлда сақталады. Сынақ аяқталғаннан кейін, деректерді графикті құру үшін Excel парағына импорттауға болады.

Жиілікті көрсету үшін СКД дисплейі қолданылады.

Сақтану! Сіз айнымалы ток желісінің кернеуімен айналысасыз. Егер сіз не істеп жатқаныңызды білсеңіз ғана жалғастырыңыз. Электр екінші мүмкіндік бермейді

3 -қадам: Сізге қажет нәрселер

1x Arduino Nano

1x 16x2 СКД дисплейі

1x DS3231 нақты уақыттағы сағат модулі

1x Micro SD картасының модулі

1x орталық трансформатор (15V-0-15V)

2х 10 к резистор

1x 1k резистор

1x 39k резистор

1x 2N2222A NPN транзисторы

1x 1N4007 диод

4 -қадам: заттарды біріктіру

Құрылыстың схемасы осында берілген. Мен оны тақтаға саламын, бірақ сіз оны перфордалық тақтаны қолдана отырып немесе тұрақты ПХД жасай отырып, оны тұрақты ете аласыз.

Трансформатор үшін 'R3' дұрыс мәнін таңдау:

R3 және R4 кернеу бөлгішті құрайды және мәндер айнымалы кернеудің шыңы 5В аспайтындай таңдалады. Сонымен, егер сіз басқа рейтингі бар басқа трансформаторды пайдалануды жоспарласаңыз, онда сіз R3 -ді де өзгертуіңіз керек. Есіңізде болсын, трансформатордағы кернеудің көрсеткіштері RMS -те. Менің жағдайда бұл 15-0-15.

Оны тексеру үшін мультиметрді қолданыңыз. Өлшенген кернеу негізінен 15 В -тан жоғары болады. Менің жағдайда ол шамамен 17,5 В болды. Шың мәні 17,5 x шаршы метр (2) = 24,74 В болады. Бұл кернеу 2N2222A транзисторының максималды қақпа-эмиттер кернеуінен (6В) әлдеқайда жоғары. Біз R3 мәнін жоғарыдағы суретте көрсетілген кернеу бөлгіш формуласы арқылы есептей аламыз.

SD картасы модуліне қосылу:

Модуль байланыс үшін SPI пайдаланады.

• MISO - D12
• MOSI - D11
• SC13 D13
• CS/SS - D10 (Chip Select үшін кез келген түйреуішті қолдануға болады)

SD картасы алдымен FAT ретінде пішімделгеніне көз жеткізіңіз.

RTC модуліне қосылулар

Бұл модуль байланыс үшін I2C қолданады.

• SDA - А4
• SCL - A5

СКД дисплейі үшін қосылымдар

• RST - D9
• EN - D8
• D4 - D7
• D5 - D6
• D6 - D5
• D7 - D4
• R/W - GND

5 -қадам: кодтау уақыты

Код осында бекітілген. Arduino IDE көмегімен жүктеп алыңыз және ашыңыз. Жүктеу алдында DS3231 кітапханасын орнатқаныңызға көз жеткізіңіз. Мен бұл веб -сайттан пайдалы ақпарат таптым.

RTC орнату:

1. 2032 типті монеталық батареяны салыңыз.
2. Көрсетілген мысалдардан DS3231_Serial_Easy ашыңыз.
3. 3 жолды өшіріңіз және суретте көрсетілгендей уақыт пен күнді енгізіңіз.
4. Эскизді Arduino -ға жүктеп, сериялық мониторды ашыңыз. Бод жылдамдығын 115200 деп орнатыңыз. Сіз әр 1 секунд сайын жаңартылатын уақытты көруіңіз керек.
5. Енді Arduino -ны ажыратып, бірнеше секундтан кейін қайта қосыңыз. Сериялық мониторды қараңыз. Ол нақты уақыт режимінде көрсетілуі керек.

Орындалды! РТЖ орнатылды. Күн мен уақытты орнату үшін бұл қадамды бір рет жасау керек.

6 -қадам: Деректерді өңдеу

Сынақ аяқталғаннан кейін micro SD картасын модульден шығарып, оны карта оқу құрылғысының көмегімен компьютерге қосыңыз. FREQ.txt және TIME.txt деп аталатын екі мәтіндік файл болады.

Осы файлдардан мазмұнды көшіріп, оны Excel парағына екі бөлек бағанға қойыңыз (Уақыт және жиілік).

Кірістіру> Диаграмма түймешігін басыңыз. Excel парақтағы деректерді автоматты түрде тексеріп, графикті құруы керек.

Тік осьтің ажыратымдылығын ауытқулар анық көрінетіндей арттырыңыз. Google парақтарында теңшеу> Тік ось> Мин. = 49.5 және Макс. = 50.5

7 -қадам: Нәтижелер

Біз жиіліктің шамалы ұлғаюын анық көре аламыз, өйткені жүктемелер кешкі 21:00 (21:00) шамасында тоқтатылады және жүктемелер қайта қосылған кезде 21:10 (21:10) шамасында жиіліктің төмендеуі. Торға зиян келтірмейді, өйткені жиілік төзімділік диапазонында (+/- 3%), яғни 48,5 Гц-тен 51,5 Гц-ке дейін.

Үндістан үкіметінің мемлекеттік министрі РК Сингх мырзаның твиті мен алған нәтижелердің өте дәл екенін растайды.

Соңына дейін ұстағаныңыз үшін рахмет. Барлығыңызға бұл жоба ұнады деп үміттенемін және бүгін жаңа нәрсе білдіңіз деп үміттенемін. Егер сіз оны өзіңіз үшін жасайтын болсаңыз, маған хабарлаңыз. Басқа да осындай жобалар үшін менің YouTube каналыма жазылыңыз.