გაზომეთ ქსელის სიხშირე არდუინოს გამოყენებით: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

3 აპრილს ინდოეთის პრემიერ მინისტრმა შრიმ. ნარენდრა მოდიმ მიმართა ინდიელებს, რომ გამორთონ შუქი და აანთონ ნათურა (დია) 5 აპრილს საღამოს 9:00 საათზე, რათა აღნიშნონ ინდოეთის ბრძოლა კორონა ვირუსთან. განცხადების გაკეთებისთანავე, სოციალურ მედიაში დიდი ქაოსი შეიქმნა, სადაც ნათქვამია, რომ ეს გამოიწვევს სრულ გათიშვას ელექტრო ქსელის გაუმართაობის გამო.

მე, როგორც ელექტროტექნიკის სტუდენტი, მინდოდა დამენახა ელექტრული ქსელის დატვირთვის უეცარი შემცირების ეფექტი. ერთ -ერთი პარამეტრი, რომელიც გავლენას ახდენს არის სიხშირე. ასე რომ, მე გადავწყვიტე ავაშენო მოწყობილობა, რომელიც გაზომავს ძაბვის სიხშირეს ჩემს სახლში დენის წყაროსგან. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ამ პატარა ექსპერიმენტისთვის გაზომილი მნიშვნელობის სიზუსტე არ არის მნიშვნელოვანი, რადგან მე მხოლოდ სიხშირის ცვლილებების დაკვირვება მინდოდა.

ამ ინსტრუქციაში, მე სწრაფად აგიხსნით, თუ როგორ შეიძლება ქსელი გაუმართავი იყოს და შემდეგ გაჩვენებთ, როგორ გავზომე სიხშირე.

ნაბიჯი 1: რატომ ინერვიულოთ?

ელექტრული ქსელი შეიძლება მრავალი ფაქტორის გამო გაუმართა, რომელთაგან ერთ -ერთი არის დატვირთვის უეცარი შემცირება. მე შევეცდები ავხსნა ის რაც შეიძლება უმარტივესი გზით, ისე რომ ადამიანი, რომელსაც არ აქვს ელექტრული ფონი, შეუძლია გაიგოს.

რა არის სიხშირე? ეს არის რამდენჯერმე მეორდება AC ტალღა ერთ წამში. ინდოეთში სიხშირე 50 ჰც -ია, რაც ნიშნავს რომ AC ტალღა მეორდება 50 -ჯერ ერთ წამში.

ნებისმიერ ელექტროსადგურში არის ტურბინა, რომელიც არის მბრუნავი მექანიკური მოწყობილობა, რომელიც ამოიღებს ენერგიას სითხის ნაკადისგან (ორთქლი, წყალი, გაზი და სხვა) და გარდაქმნის მას სასარგებლო სამუშაოებად (მექანიკურ ენერგიად). ეს ტურბინა დაკავშირებულია (შეერთებულია) გენერატორთან. გენერატორი გარდაქმნის ამ მექანიკურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად, რომელსაც ჩვენ ვიღებთ ჩვენს სახლში.

მოდით განვიხილოთ ორთქლის ელექტროსადგური ამ ახსნისთვის. აქ, მაღალი წნევის ორთქლი გამოიყენება ტურბინის დასაბრუნებლად, რომელიც თავის მხრივ ბრუნავს გენერატორს და წარმოიქმნება ელექტროენერგია. მე არ ვისაუბრებ იმაზე, თუ როგორ მუშაობს გენერატორი, მაგრამ გახსოვდეთ, რომ წარმოქმნილი ძაბვის სიხშირე პირდაპირ კავშირშია გენერატორის ბრუნვის სიჩქარესთან. თუ სიჩქარე იზრდება, სიხშირე იზრდება და პირიქით. დავუშვათ, რომ გენერატორი არ არის დაკავშირებული რაიმე დატვირთვასთან. გენერატორი აჩქარდება ტურბინაში ორთქლის შეყვანის გაზრდით, სანამ სიხშირე არ გახდება 50 ჰც. გენერატორი ახლა მზად არის ენერგიის მიწოდებისთვის. როგორც კი გენერატორი უკავშირდება დატვირთვას (ან ქსელს), დენი იწყებს მის გრაგნილს და მისი სიჩქარე მცირდება და სიხშირეც მცირდება. მაგრამ რეგულირების სტანდარტების თანახმად, სიხშირე უნდა იყოს კონკრეტულ დიაპაზონში. ინდოეთში ეს არის +/- 3% ანუ 48.5 Hz to 51.5 HHz. ახლა, სიჩქარის შემცირების გამო შემცირებული სიხშირის კომპენსაციისთვის, ორთქლის შეყვანა იზრდება მანამ, სანამ სიხშირე კვლავ არ გახდება 50 ჰც. ეს პროცესი გრძელდება. დატვირთვა იზრდება, სიჩქარე მცირდება, სიხშირე მცირდება, იზრდება ორთქლის შეყვანა და გენერატორი მიიყვანება სიჩქარეზე. ეს ყველაფერი ავტომატურად ხდება მოწყობილობის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება გუბერნატორი. ის აკონტროლებს გენერატორის სიჩქარეს (ან სიხშირეს) და შესაბამისად არეგულირებს ორთქლის შეყვანას. ვინაიდან ნაწილის უმეტესი ნაწილი მექანიკურია, რამდენიმე წამი სჭირდება (ანუ დროის მუდმივი) ცვლილებების ძალაში შესასვლელად.

ახლა, განვიხილოთ, რომ გენერატორის მთელი დატვირთვა მოულოდნელად მოიხსნება. გენერატორი აჩქარებს მის ნორმალურ სიჩქარეს, რადგან ჩვენ ადრე გავზარდეთ ორთქლის შეყვანა გაზრდილი დატვირთვის კომპენსაციისთვის. სანამ გუბერნატორი იგრძნობს და შეცვლის ორთქლის შეყვანას, გენერატორი აჩქარებს იმდენად სწრაფად, რომ სიხშირე გადალახავს მის ზედა ზღვარს. ვინაიდან ეს დაუშვებელია მარეგულირებელი სტანდარტების შესაბამისად, გენერატორი გადადის (ან გათიშულია) ქსელიდან ზედმეტი სიხშირის გამო.

ინდოეთში, ჩვენ გვყავს ერთი ერი - ერთი ბადე, რაც ნიშნავს რომ ინდოეთის ყველა გენერატორი დაკავშირებულია ერთ ერთ ქსელთან. ეს ხელს უწყობს ძალაუფლების გაგზავნას ქვეყნის ნებისმიერ ნაწილში. მაგრამ არის ერთი მინუსი. მასიური ხარვეზი ქვეყნის ნებისმიერ ნაწილში შეიძლება სწრაფად გავრცელდეს სხვა ნაწილებზე, რაც იწვევს მთლიანი ქსელის ჩამონგრევას. ამრიგად, მთელი ქვეყანა დარჩა ძალაუფლების გარეშე!

ნაბიჯი 2: გეგმა

გეგმა არის ძაბვის სიხშირის გაზომვა განსაზღვრული ინტერვალებით.

ცენტრალურ საყრდენ ტრანსფორმატორს იყენებენ 230V AC– დან 15V AC– მდე გადასაყვანად.

RTC მოდული იძლევა რეალურ დროს.

ორივე მონაცემი (დრო და სიხშირე) შემდეგ ინახება მიკრო SD ბარათში ორ ცალკეულ ფაილში. ტესტის დასრულების შემდეგ, მონაცემების შემოტანა შესაძლებელია Excel– ის ფურცელში, გრაფიკის შესაქმნელად.

LCD ეკრანი გამოყენებული იქნება სიხშირის საჩვენებლად.

გაუფრთხილდი! თქვენ გაუმკლავდებით ფატალური AC ქსელის ძაბვას. გააგრძელე მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ იცი რას აკეთებ. ელექტროენერგია არ იძლევა მეორე შანსს

ნაბიჯი 3: ის, რაც დაგჭირდებათ

1x არდუინო ნანო

1x 16x2 LCD ეკრანი

1x DS3231 რეალურ დროში საათის მოდული

1x მიკრო SD ბარათის მოდული

1x ცენტრალური ჩამოსასხმელი ტრანსფორმატორი (15V-0-15V)

2x 10k რეზისტორი

1x 1k რეზისტორი

1x 39k რეზისტორი

1x 2N2222A NPN ტრანზისტორი

1x 1N4007 დიოდი

ნაბიჯი 4: ნივთების გაერთიანება

მშენებლობის სქემატური აქ არის მიმაგრებული. მე მას ავაშენებ პურის დაფაზე, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გახადოთ ის უფრო მუდმივი პერფორის დაფის გამოყენებით ან პერსონალური PCB– ის დამზადებით.

თქვენი ტრანსფორმატორისთვის 'R3' სწორი მნიშვნელობის არჩევა:

R3 და R4 ქმნიან ძაბვის გამყოფს და მნიშვნელობები შეირჩევა ისე, რომ AC ძაბვის პიკი არ აღემატებოდეს 5 ვ. ასე რომ, თუ თქვენ გეგმავთ სხვა ტრანსფორმატორის გამოყენებას განსხვავებული რეიტინგებით, მაშინ თქვენც უნდა შეცვალოთ R3. გახსოვდეთ, რომ ტრანსფორმატორზე მოცემული ძაბვის მაჩვენებლები არის RMS. ჩემს შემთხვევაში, ეს არის 15-0-15.

გამოიყენეთ მულტიმეტრი მისი გადამოწმებისთვის. გაზომილი ძაბვა უმეტესად 15 ვ -ზე მეტი იქნება. ჩემს შემთხვევაში, ის იყო დაახლოებით 17.5V. პიკის ღირებულება იქნება 17.5 x კვტ (2) = 24.74 ვ. ეს ძაბვა ბევრად აღემატება 2N2222A ტრანზისტორის Gate-Emitter- ის მაქსიმალურ ძაბვას (6V). ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ R3- ის მნიშვნელობა ძაბვის გამყოფის ფორმულის გამოყენებით, რომელიც ნაჩვენებია ზემოთ სურათზე.

SD ბარათის მოდულის კავშირი:

მოდული იყენებს SPI კომუნიკაციისთვის.

• MISO– დან D12– მდე
• MOSI– დან D11– მდე
• SCK- დან D13- მდე
• CS/SS to D10 (შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი პინი ჩიპის არჩევისთვის)

დარწმუნდით, რომ SD ბარათი პირველად არის ფორმატირებული როგორც FAT.

კავშირები RTC მოდულისთვის

ეს მოდული იყენებს I2C კომუნიკაციისთვის.

• SDA to A4
• SCL– დან A5– მდე

კავშირები LCD ეკრანისთვის

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

ნაბიჯი 5: კოდირების დრო

კოდი დაერთო აქ. ჩამოტვირთეთ და გახსენით Arduino IDE გამოყენებით. ატვირთვის წინ, დარწმუნდით, რომ დააინსტალირეთ DS3231 ბიბლიოთეკა. მე ვიპოვე სასარგებლო ინფორმაცია ამ ვებგვერდზე.

RTC- ის დაყენება:

1. ჩადეთ 2032 ტიპის მონეტის უჯრედის ბატარეა.
2. გახსენით DS3231_Serial_Easy მაგალითებიდან, როგორც ნაჩვენებია.
3. გაუკეთეთ კომენტარი 3 სტრიქონს და შეიყვანეთ დრო და თარიღი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე.
4. ატვირთეთ ესკიზი არდუინოში და გახსენით სერიული მონიტორი. დააყენეთ ბაუდის სიჩქარე 115200 -ზე. თქვენ უნდა გქონდეთ საშუალება ნახოთ დრო, რომელიც განაგრძობს განახლებას ყოველ 1 წამში.
5. ახლა გათიშეთ Arduino და შეაერთეთ ისევ რამდენიმე წამის შემდეგ. შეხედე სერიულ მონიტორს. ის უნდა აჩვენოს რეალურ დროში.

Შესრულებულია! RTC შეიქმნა. ეს ნაბიჯი უნდა გაკეთდეს მხოლოდ ერთხელ თარიღისა და დროის დასადგენად.

ნაბიჯი 6: მონაცემთა დამუშავება

ტესტის დასრულების შემდეგ, ამოიღეთ მიკრო SD ბარათი მოდულიდან და დაუკავშირეთ თქვენს კომპიუტერს ბარათის წამკითხველის გამოყენებით. იქნება ორი ტექსტური ფაილი სახელწოდებით FREQ.txt და TIME.txt.

დააკოპირეთ შინაარსი ამ ფაილებიდან და ჩასვით Excel– ის ფურცელში ორ ცალკეულ სვეტში (დრო და სიხშირე).

დააწკაპუნეთ ჩასმა> დიაგრამაზე. Excel- მა ავტომატურად უნდა შეამოწმოს მონაცემები ფურცელზე და შეადგინოს გრაფიკი.

გაზარდეთ ვერტიკალური ღერძის გარჩევადობა ისე, რომ რყევები აშკარად ჩანს. Google Sheets- ში მორგება> ვერტიკალური ღერძი> მინ. = 49.5 და მაქს. = 50.5

ნაბიჯი 7: შედეგები

ჩვენ აშკარად ვხედავთ სიხშირის უმნიშვნელო ზრდას, რადგან დატვირთვები წყდება საღამოს 9:00 საათზე (21:00) და სიხშირის შემცირება დაახლოებით საღამოს 9:10 საათზე (21:10) დატვირთვის ხელახლა ჩართვისას. ქსელს ზიანი არ მოაქვს, რადგან სიხშირე კარგად არის ტოლერანტობის დიაპაზონში (+/- 3%), ანუ 48.5Hz– დან 51.5Hz– მდე.

ინდოეთის მთავრობაში სახელმწიფო მინისტრის ბატონი R K Singh- ის ტვიტი ადასტურებს, რომ მიღებული შედეგები საკმაოდ ზუსტი იყო.

გმადლობთ, რომ ბოლომდე იყავით. იმედია ყველას მოგეწონებათ ეს პროექტი და დღეს ისწავლეთ რაიმე ახალი. ნება მომეცით ვიცი, თუ თქვენ ერთი თქვენთვის. გამოიწერეთ ჩემი YouTube არხი სხვა მსგავსი პროექტებისთვის.