Arduino istifadə edərək şəbəkə tezliyini ölçün: 7 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

3 aprel tarixində Hindistanın Baş naziri Şri. Narendra Modi, Hindistanın Corona Virusa qarşı mübarizəsini qeyd etmək üçün 5 aprel saat 21: 00 -da işıqlarını söndürməyi və bir lampa (Diya) yandırmaq üçün hindulara müraciət etmişdi. Elandan dərhal sonra, sosial şəbəkələrdə bunun elektrik şəbəkəsinin sıradan çıxması səbəbindən tam bir işıqlandırma ilə nəticələnəcəyini söyləyən böyük bir qarışıqlıq yaşandı.

Elektrik mühəndisliyi tələbəsi olaraq elektrik şəbəkəsindəki yükün birdən -birə azalmasının təsirini görmək istədim. Təsirə məruz qalan parametrlərdən biri də tezlikdir. Beləliklə, evimdəki bir elektrik prizindən gələn gərginliyin tezliyini ölçmək üçün bir cihaz hazırlamaq qərarına gəldim. Diqqət yetirin ki, bu kiçik təcrübə üçün ölçülmüş dəyərin dəqiqliyi vacib deyil, çünki tezlikdəki dəyişiklikləri müşahidə etmək istədim.

Bu Təlimat kitabında, bir şəbəkənin necə uğursuz ola biləcəyini tez bir zamanda izah edəcəyəm və sonra tezliyi necə ölçdüyümü sizə göstərəcəyəm.

Addım 1: Niyə narahat olursunuz?

Elektrik şəbəkəsi bir çox amillərə görə uğursuz ola bilər, bunlardan biri yükün qəfil azalmasıdır. Bunu ən sadə şəkildə izah etməyə çalışacağam ki, heç bir elektrik əsası olmayan bir adam bunu anlaya bilsin.

Tezlik nədir? AC dalğasının bir saniyədə neçə dəfə təkrarlandığıdır. Hindistanda tezlik 50Hz -dir, bu da bir AC dalğasının bir saniyədə 50 dəfə təkrarlanması deməkdir.

İstənilən elektrik stansiyasında, maye axınından (buxar, su, qaz və s.) Enerji çıxaran və faydalı işə (mexaniki enerjiyə) çevirən fırlanan mexaniki qurğu olan bir turbin var. Bu turbin bir generatora qoşulur (birləşdirilir). Bir generator daha sonra bu mexaniki enerjini evimizdə əldə etdiyimiz elektrik enerjisinə çevirir.

Bu izah üçün buxar elektrik stansiyasını nəzərdən keçirək. Burada yüksək təzyiqli buxar bir generatoru döndərmək üçün istifadə olunur və elektrik enerjisi istehsal olunur. Bir generatorun necə işlədiyini müzakirə etməyəcəyəm, ancaq unutmayın ki, yaradılan gərginliyin tezliyi generatorun fırlanma sürəti ilə birbaşa bağlıdır. Sürət artarsa, tezlik artır və əksinə. Generatorun heç bir yükə bağlı olmadığını düşünün. Generator, tezlik 50Hz olana qədər turbinə buxar girişini artıraraq sürətləndirilir. Generator artıq enerji verməyə hazırdır. Jeneratör yükə (və ya şəbəkəyə) qoşulduqda, cərəyan onun sarımından axmağa başlayır və sürəti azalır və buna görə də tezlik. Ancaq tənzimləmə standartlarına görə, tezlik müəyyən bir diapazonda olmalıdır. Hindistanda +/- 3%, yəni 48.5Hz-dən 51.5Hz-ə qədərdir. İndi sürət azalması səbəbindən azalmış tezliyi kompensasiya etmək üçün buxar girişi tezlik yenidən 50Hz olana qədər artırılır. Bu proses davam edir. Yük artır, sürət azalır, tezlik azalır, buxar girişi artır və generator sürətləndirilir. Bütün bunlar Vali adlı bir cihazdan istifadə edərək avtomatik olaraq edilir. Jeneratörün sürətini (və ya tezliyini) izləyir və buxar girişini buna uyğun olaraq tənzimləyir. Parçanın çox hissəsi mexaniki olduğundan dəyişikliklərin qüvvəyə minməsi bir neçə saniyə çəkir (yəni yüksək vaxt sabitliyi).

İndi generatordakı bütün yükün birdən -birə silindiyini düşünək. Artan yükü kompensasiya etmək üçün əvvəllər buxar girişini artırdığımız üçün generator normal sürətindən çox sürətlənir. Vali buxar girişini hiss etmədən və dəyişdirmədən əvvəl, generator o qədər sürətlənir ki, tezlik yuxarı həddini keçir. Tənzimləmə standartlarına uyğun olaraq buna icazə verilmədiyindən, generator həddindən artıq tezliyə görə şəbəkədən ayrılır (və ya ayrılır).

Hindistanda Bir Millət - Bir Şəbəkəyə sahibik, bu da Hindistandakı bütün generatorların tək bir şəbəkəyə bağlı olduğunu bildirir. Bu, ölkənin istənilən bölgəsinə güc göndərməyə kömək edir. Ancaq bir dezavantaj var. Ölkənin hər hansı bir bölgəsindəki böyük bir qəza, bütün şəbəkənin açılması ilə nəticələnən digər bölgələrə sürətlə yayıla bilər. Beləliklə, bütün ölkə gücsüz qalacaq!

Addım 2: Plan

Plan müəyyən edilmiş fasilələrlə gərginlik tezliyini ölçməkdir.

230V AC-ni 15V AC-ə endirmək üçün mərkəzə vurulmuş bir transformator istifadə olunur.

RTC Modulu faktiki vaxtı təmin edir.

Hər iki məlumat (Zaman və Tezlik) daha sonra iki ayrı faylda Micro SD kartda saxlanılır. Test bitdikdən sonra məlumatlar qrafik yaratmaq üçün Excel vərəqinə idxal edilə bilər.

Tezliyi göstərmək üçün bir LCD ekran istifadə ediləcək.

Diqqət! Ölümcül AC Şəbəkə gərginliyi ilə məşğul olacaqsınız. Yalnız nə etdiyinizi bilsəniz davam edin. Elektrik ikinci bir şans vermir

Addım 3: Ehtiyac duyacağınız şeylər

1x Arduino Nano

1x 16x2 LCD Ekran

1x DS3231 Real Zaman Saatı Modulu

1x Micro SD Kart Modulu

1x Mərkəzi Vida Transformatoru (15V-0-15V)

2x 10k rezistor

1x 1k rezistor

1x 39k rezistor

1x 2N2222A NPN Transistor

1x 1N4007 Diod

Addım 4: Hər şeyi bir araya gətirmək

Quruluşun sxemi burada əlavə olunur. Bir çörək taxtası üzərində quracağam, ancaq bir taxta istifadə edərək daha daimi edə bilərsiniz və ya xüsusi bir PCB edə bilərsiniz.

Transformatorunuz üçün 'R3' dəyərinin düzgün seçilməsi:

R3 və R4 bir gərginlik bölücü təşkil edir və dəyərlər AC gərginliyinin zirvəsi 5V -dən çox olmamaq üçün seçilir. Beləliklə, fərqli reytinqli başqa bir transformatordan istifadə etməyi planlaşdırırsınızsa, R3 -ü də dəyişdirməlisiniz. Bir transformatorda verilən gərginlik dərəcələrinin RMS -də olduğunu unutmayın. Mənim vəziyyətimdə 15-0-15-dir.

Bunu yoxlamaq üçün multimetrdən istifadə edin. Ölçülən gərginlik əsasən 15V -dən çox olacaq. Mənim vəziyyətimdə təxminən 17.5V idi. Maksimum dəyər 17.5 x sqrt (2) = 24.74V olacaq. Bu gərginlik 2N2222A Transistorunun maksimum Gate-Emitter gərginliyindən (6V) xeyli yüksəkdir. Yuxarıdakı şəkildə göstərilən gərginlik bölücü formulundan istifadə edərək R3 dəyərini hesablaya bilərik.

SD Kart Modulu üçün bağlantılar:

Modul ünsiyyət üçün SPI istifadə edir.

• MISO -dan D12 -ə qədər
• MOSI -dən D11 -ə qədər
• SC13 -dən D13 -ə qədər
• CS/SS -dən D10 -a (Chip Select üçün hər hansı bir pin istifadə edə bilərsiniz)

SD kartın əvvəlcə FAT olaraq formatlandığından əmin olun.

RTC Modulu üçün bağlantılar

Bu modul ünsiyyət üçün I2C istifadə edir.

• SDA -dan A4 -ə qədər
• SCL -dən A5 -ə qədər

LCD ekran üçün bağlantılar

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

Addım 5: Kodlaşdırma zamanı

Kod bura əlavə edilmişdir. Arduino IDE istifadə edərək yükləyin və açın. Yükləməzdən əvvəl DS3231 Kitabxanasını qurduğunuzdan əmin olun. Bu saytda faydalı məlumatlar tapdım.

RTC qurmaq:

1. 2032 tipli sikkə hüceyrəli bir batareya daxil edin.
2. Göstərildiyi kimi nümunələrdən DS3231_Serial_Easy açın.
3. 3 sətirdən işarəni silin və şəkildə göstərildiyi kimi vaxtı və tarixi daxil edin.
4. Eskizi Arduinoya yükləyin və serial monitoru açın. Baud sürətini 115200 olaraq təyin edin. Hər 1 saniyədə bir yeniləməyə davam edən vaxtı görə bilməlisiniz.
5. İndi Arduino'yu ayırın və bir neçə saniyədən sonra yenidən qoşun. Serial monitoruna baxın. Real vaxt göstərməlidir.

Bitdi! RTC quruldu. Tarix və saatı təyin etmək üçün bu addım yalnız bir dəfə edilməlidir.

Addım 6: Məlumatların İşlənməsi

Test bitdikdən sonra micro SD kartı moduldan çıxarın və kart oxuyucusundan istifadə edərək kompüterinizə qoşun. FREQ.txt və TIME.txt adlı iki mətn faylı olacaq.

Bu fayllardan məzmunu kopyalayın və iki ayrı sütunda (Zaman və Tezlik) bir Excel hesabına yapışdırın.

Daxil et> Qrafikə vurun. Excel avtomatik olaraq vərəqdəki məlumatları yoxlamalı və qrafik qurmalıdır.

Dalğalanmaların aydın görünməsi üçün şaquli oxun qətnaməsini artırın. Google Cədvəllərdə Özelleştirin> Şaquli ox> Min. = 49.5 və Maks. = 50.5

Addım 7: Nəticələr

Yüklər saat 21:00 (21:00) ətrafında kəsildikdə və yüklər yenidən açıldıqda 21:10 (21:10) ətrafında tezlikdə azalma olduğu üçün tezlikdə bir qədər artım görə bilirik. Şəbəkə zərər vermir, çünki tezlik tolerans diapazonunda (+/- 3%), yəni 48.5 Hz-dən 51.5 Hz-ə qədərdir.

Hindistan Hökumətində Dövlət Naziri olan cənab RK Singhdən bir tweet aldığım nəticələrin olduqca doğru olduğunu təsdiqləyir.

Sona qədər qaldığınız üçün təşəkkürlər. Ümid edirik ki, hamınız bu layihəni sevirsiniz və bu gün yeni bir şey öyrəndiniz. Özünüz üçün birini düzəltsəniz mənə bildirin. Daha çox belə layihələr üçün YouTube kanalıma abunə olun.