Չափել ցանցի հաճախականությունը Arduino- ի միջոցով. 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Ապրիլի 3 -ին Հնդկաստանի վարչապետ Շրի. Նարենդրա Մոդին կոչ էր արել հնդիկներին անջատել լույսերն ու լույս վառել (Դիա) ապրիլի 5 -ի երեկոյան 21: 00 -ին ՝ նշելու Հնդկաստանի պայքարը կորոնավիրուսի դեմ: Հայտարարությունից անմիջապես հետո սոցիալական ցանցերում մեծ քաոս սկսվեց ՝ ասելով, որ դա կհանգեցնի ամբողջական անջատման `էլեկտրական ցանցի խափանման պատճառով:

Ես, լինելով էլեկտրատեխնիկայի ուսանող, ցանկանում էի տեսնել էլեկտրական ցանցի վրա բեռի հանկարծակի նվազման ազդեցությունը: Պարամետրերից մեկը, որը ազդում է, հաճախականությունն է: Այսպիսով, ես որոշեցի սարք սարքել, որը չափելու է իմ տան հոսանքի վարդակից լարման հաճախականությունը: Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ այս փոքրիկ փորձի համար չափված արժեքի ճշգրտությունը կարևոր չէ, քանի որ ես պարզապես ուզում էի դիտել հաճախականության փոփոխությունները:

Այս Instructable- ում ես արագ կբացատրեմ, թե ինչպես կարող է ցանցը խափանվել, այնուհետև ցույց կտամ, թե ինչպես եմ չափել հաճախականությունը:

Քայլ 1: Ինչու՞ անհանգստանալ:

Էլեկտրական ցանցը կարող է խափանվել բազմաթիվ գործոնների պատճառով, որոնցից մեկը բեռի հանկարծակի նվազումն է: Ես կփորձեմ դա բացատրել հնարավորինս պարզ ձևով, այնպես, որ առանց էլեկտրական ֆոն չունեցող մարդը կարողանա դա հասկանալ:

Ի՞նչ է հաճախականությունը: Դա մի քանի վայրկյանում AC ալիքի կրկնումն է: Հնդկաստանում հաճախականությունը 50 Հց է, ինչը նշանակում է, որ AC ալիքը մեկ վայրկյանում կրկնվում է 50 անգամ:

Powerանկացած էլեկտրակայանում կա տուրբին, որը պտտվող մեխանիկական սարք է, որը էներգիա է արտահանում հեղուկի հոսքից (գոլորշի, ջուր, գազ և այլն) և այն վերածում է օգտակար աշխատանքի (մեխանիկական էներգիա): Այս տուրբինը միացված է (զուգակցված) գեներատորի հետ: Այնուհետև գեներատորը այս մեխանիկական էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի, որը մենք ստանում ենք մեր տանը:

Եկեք այս բացատրության համար հաշվի առնենք գոլորշու էլեկտրակայան: Այստեղ բարձր ճնշման գոլորշին օգտագործվում է տուրբինը պտտելու համար, որն իր հերթին պտտում է գեներատորը, և արտադրվում է էլեկտրաէներգիա: Ես չեմ քննարկի, թե ինչպես է աշխատում գեներատորը, այլ միայն հիշեք, որ գեներացված լարման հաճախականությունը անմիջականորեն կապված է գեներատորի պտտման արագության հետ: Եթե արագությունը մեծանում է, հաճախականությունը մեծանում է, և հակառակը: Ենթադրենք, որ գեներատորը միացված չէ որևէ բեռի: Գեներատորը արագության է բերվում `մեծացնելով գոլորշու մուտքը տուրբին, մինչև հաճախականությունը դառնա 50 Հց: Այժմ գեներատորը պատրաստ է էներգիա մատակարարել: Հենց գեներատորը միանում է բեռին (կամ ցանցին), հոսանքը սկսում է հոսել նրա ոլորուն միջով, և դրա արագությունը նվազում է, ուստի հաճախականությունը: Բայց ըստ կանոնակարգի ստանդարտների, հաճախականությունը պետք է լինի որոշակի տիրույթի սահմաններում: Հնդկաստանում այն +/- 3% է, այսինքն ՝ 48.5 Հց-ից մինչև 51.5 Հց: Այժմ, արագության նվազման պատճառով նվազեցված հաճախականությունը փոխհատուցելու համար, գոլորշու մուտքը մեծանում է, մինչև հաճախականությունը կրկին դառնում է 50 Հց: Այս գործընթացը շարունակվում է: Բեռը մեծանում է, արագությունը նվազում է, հաճախականությունը նվազում է, գոլորշու մուտքը մեծանում է, և գեներատորը բերվում է արագության: Այս ամենը կատարվում է ինքնաբերաբար ՝ օգտագործելով կառավարիչ կոչվող սարքը: Այն վերահսկում է գեներատորի արագությունը (կամ հաճախականությունը) և համապատասխանաբար կարգավորում գոլորշու մուտքը: Քանի որ մասի մեծ մասը մեխանիկական է, փոփոխությունների ուժի մեջ մտնելու համար պահանջվում է մի քանի վայրկյան (այսինքն ՝ ժամանակի բարձր կայունություն):

Այժմ, եկեք հաշվի առնենք, որ գեներատորի ամբողջ բեռը հանկարծակի հանվում է: Գեներատորն արագանում է իր սովորական արագությունից, քանի որ ավելի վաղ մենք ավելացրել էինք գոլորշու մուտքը `փոխհատուցված ավելացած բեռը: Նախքան կառավարիչը կզգա և կփոխի գոլորշու մուտքը, գեներատորն այնքան արագ է արագանում, որ հաճախականությունը հատում է իր վերին սահմանը: Քանի որ դա անթույլատրելի է `համաձայն կարգավորող չափանիշների, գեներատորը գերհաճախականության պատճառով ընկնում է (կամ անջատվում է) ցանցից:

Հնդկաստանում մենք ունենք One Nation - One Grid, ինչը նշանակում է, որ Հնդկաստանի բոլոր գեներատորները միացված են մեկ ցանցի: Սա օգնում է իշխանություն ուղարկել երկրի ցանկացած մաս: Բայց կա մեկ թերություն. Երկրի ցանկացած մասում զանգվածային անսարքությունը կարող է արագ տարածվել այլ մասերում, ինչը հանգեցնում է ամբողջ ցանցի խափանման: Այսպիսով, մի ամբողջ երկիր մնացել է առանց իշխանության:

Քայլ 2: Planրագիրը

Theրագիրը նախատեսում է որոշակի ընդմիջումներով չափել լարման հաճախականությունը:

230V AC- ից 15V AC- ն իջեցնելու համար օգտագործվում է կենտրոնական խցանման տրանսֆորմատոր:

RTC մոդուլը տրամադրում է իրական ժամանակը:

Երկու տվյալները (ժամանակը և հաճախականությունը) այնուհետև պահվում են Micro SD քարտում ՝ երկու առանձին ֆայլերում: Թեստի ավարտից հետո տվյալները կարող են ներմուծվել Excel թերթ ՝ գրաֆիկ ստեղծելու համար:

Հաճախականությունը ցույց տալու համար օգտագործվելու է LCD էկրան:

Գուշացեք: Դուք գործ կունենաք AC ցանցի մահացու լարման հետ: Շարունակեք միայն այն դեպքում, եթե գիտեք, թե ինչ եք անում: Էլեկտրաէներգիան երկրորդ հնարավորություն չի տալիս:

Քայլ 3: Այն, ինչ ձեզ հարկավոր կլինի

1x Arduino Nano

1x 16x2 LCD էկրան

1x DS3231 Իրական ժամանակի ժամացույցի մոդուլ

1x Micro SD քարտի մոդուլ

1x կենտրոնի հարվածային տրանսֆորմատոր (15V-0-15V)

2x 10k դիմադրություն

1x 1k դիմադրություն

1x 39k դիմադրություն

1x 2N2222A NPN տրանզիստոր

1x 1N4007 դիոդ

Քայլ 4: Իրերը միասին հավաքելը

Կառույցի սխեման կցված է այստեղ: Ես այն կկառուցեմ տախտակի վրա, բայց դուք կարող եք այն դարձնել ավելի մշտական ՝ օգտագործելով շերտի տախտակ կամ պատրաստել հատուկ PCB:

Ընտրելով «R3» - ի ճիշտ արժեքը ձեր տրանսֆորմատորի համար

R3 և R4 ձևավորում են լարման բաժանարար, և արժեքներն ընտրվում են այնպես, որ AC լարման գագաթնակետը չգերազանցի 5 Վ -ը: Այսպիսով, եթե դուք նախատեսում եք օգտագործել այլ վարկանիշ ունեցող այլ տրանսֆորմատոր, ապա դուք նույնպես պետք է փոխեք R3- ը: Հիշեք, որ տրանսֆորմատորի վրա տրված լարման գնահատականները գտնվում են RMS- ում: Իմ դեպքում դա 15-0-15 է:

Օգտագործեք մուլտիմետր այն ստուգելու համար: Չափվող լարումը հիմնականում կլինի ավելի մեծ, քան 15 Վ: Իմ դեպքում, դա 17.5V- ի սահմաններում էր: Պիկ արժեքը կլինի 17,5 x քառակուսի (2) = 24,74 Վ: Այս լարումը շատ ավելի բարձր է, քան 2N2222A տրանզիստորի Gate-Emitter առավելագույն լարումը (6V): Մենք կարող ենք հաշվարկել R3- ի արժեքը `օգտագործելով վերևում նկարում ներկայացված լարման բաժանարար բանաձևը:

SD քարտի մոդուլի միացումներ

Մոդուլը օգտագործում է SPI հաղորդակցության համար:

• MISO- ից D12
• MOSI- ից D11
• SCK- ից մինչև D13
• CS/SS- ից D10 (Chip Select- ի համար կարող եք օգտագործել ցանկացած քորոց)

Համոզվեք, որ SD քարտը նախ ձևակերպված է որպես FAT:

Կապեր RTC մոդուլի համար

Այս մոդուլը օգտագործում է I2C հաղորդակցության համար:

• SDA- ից A4
• SCL- ից A5

LCD էկրանին միացումներ

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

Քայլ 5. Կոդավորման ժամանակը

Կոդը կցված է այստեղ: Ներբեռնեք և բացեք այն Arduino IDE- ի միջոցով: Վերբեռնելուց առաջ համոզվեք, որ տեղադրել եք DS3231 Գրադարանը: Ես գտա որոշ օգտակար տեղեկություններ այս կայքում:

RTC- ի կարգավորում

1. Տեղադրեք 2032 տիպի մետաղադրամների մարտկոց:
2. Բացեք DS3231_Serial_Easy- ը օրինակներից, ինչպես ցույց է տրված:
3. Մեկնաբանեք 3 տողերը և մուտքագրեք ժամանակը և ամսաթիվը, ինչպես ցույց է տրված նկարում:
4. Վերբեռնեք ուրվագիծը Arduino- ում և բացեք սերիական մոնիտորը: Baud փոխարժեքը սահմանեք 115200: Դուք պետք է կարողանաք տեսնել այն ժամանակը, որը շարունակում է թարմացվել յուրաքանչյուր 1 վայրկյանում:
5. Այժմ, անջատեք Arduino- ն և միացրեք այն մի քանի վայրկյանից հետո: Նայեք սերիական մոնիտորին: Այն պետք է ցույց տա իրական ժամանակում:

Կատարած! RTC- ն ստեղծվել է: Այս քայլը պետք է կատարվի միայն մեկ անգամ `ամսաթիվը և ժամը սահմանելու համար:

Քայլ 6: Տվյալների մշակում

Թեստի ավարտից հետո հեռացրեք միկրո SD քարտը մոդուլից և միացրեք այն համակարգչին `օգտագործելով քարտի ընթերցող: Կլինեն երկու տեքստային ֆայլեր `FREQ.txt և TIME.txt անուններով:

Այս ֆայլերից պատճենեք բովանդակությունը և տեղադրեք այն Excel թերթում երկու առանձին սյունակներում (Timeամանակ և հաճախականություն):

Կտտացրեք Տեղադրել> Գծապատկեր: Excel- ը պետք է ինքնաբերաբար ստուգի թերթիկի տվյալները և գծագրի գրաֆիկը:

Բարձրացրեք ուղղահայաց առանցքի լուծաչափը, որպեսզի տատանումները հստակ տեսանելի լինեն: Google Աղյուսակներում անհատականացրեք> Ուղղահայաց առանցք> Նվազ. = 49.5 և առավելագույն = 50.5

Քայլ 7: Արդյունքներ

Մենք հստակ տեսնում ենք հաճախականության մի փոքր աճ, քանի որ բեռները կտրվում են երեկոյան 21: 00 -ի սահմաններում (21:00) և հաճախականության նվազում `երեկոյան 21: 10 -ի սահմաններում (21:10), երբ բեռները նորից միացվում են: Noանցին վնաս չի պատճառվում, քանի որ հաճախականությունը լավ է հանդուրժողականության սահմաններում (+/- 3%), այսինքն ՝ 48.5 Հց-ից մինչև 51.5 Հց:

Հնդկաստանի կառավարությունում պետական նախարար պարոն Ռ Կ Սինգհի թվիթը հաստատում է, որ իմ ստացած արդյունքները բավականին ճշգրիտ էին:

Շնորհակալ եմ մինչև վերջ հավատարիմ մնալու համար: Հուսով եմ, որ բոլորդ սիրում եք այս նախագիծը և ինչ -որ նոր բան սովորեցիք այսօր: Տեղեկացրեք ինձ, եթե դուք ինքներդ եք պատրաստում մեկին: Բաժանորդագրվեք իմ YouTube ալիքին ավելի շատ նման նախագծերի համար: