Arduino ব্যবহার করে কিভাবে এসি পাওয়ার ফ্যাক্টর পরিমাপ করবেন: 4 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:02

সবাই কেমন আছেন! এটি আমার তৃতীয় নির্দেশযোগ্য, আশা করি আপনি এটি তথ্যপূর্ণ পাবেন:-) এটি একটি Arduino ব্যবহার করে একটি মৌলিক পাওয়ার ফ্যাক্টর পরিমাপ কিভাবে করতে হবে তার একটি নির্দেশযোগ্য হবে। আমরা শুরু করার আগে কিছু বিষয় মনে রাখতে হবে:

1. এটি কেবল লিনিয়ার লোডগুলির সাথে কাজ করবে (উদা ইনডাকটিভ মোটর, ট্রান্সফরমার, সোলেনয়েড)
2. এটি নন-লাইনারের সাথে কাজ করবে না (যেমন সিএফএল বাল্ব, সুইচ মোড পাওয়ার সাপ্লাই, এলইডি)
3. আমি একজন বৈদ্যুতিক প্রকৌশলী এবং প্রধান সম্ভাবনার সাথে কাজ করার সময় খুব দক্ষ (যেমন 230V)

সতর্কবাণী! যদি আপনি প্রশিক্ষিত না হন বা মেইন ভোল্টেজের সাথে সঠিকভাবে কাজ করতে না জানেন তবে আমি আপনাকে নির্দেশের সেই অংশটি নিয়ে এগিয়ে যেতে পরামর্শ দিই না এবং আমি আপনাকে সার্কিটের কাজ প্রমাণ করার একটি নিরাপদ পদ্ধতি দেখাব।

এটি রৈখিক লোডগুলিতে পিএফ পরিমাপের সমস্যার একটি হার্ডওয়্যার সমাধান। এটি অ-রৈখিক লোড পরিমাপ করার ক্ষমতা সহ কোডের মাধ্যমে বিশুদ্ধভাবেও করা যেতে পারে, যা আমি অন্য একটি নির্দেশযোগ্য কভার করার লক্ষ্য রাখব।

এটি পড়ার জন্য যেকোনো নতুনদের সুবিধার জন্য, পাওয়ার ফ্যাক্টর হল প্রকৃত শক্তির আপাত ক্ষমতার অনুপাত এবং সরবরাহ ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে ফেজ এঙ্গেলের কোসাইন খুঁজে বের করে গণনা করা যেতে পারে (গুগল থেকে সংযুক্ত ছবি দেখুন)। এটি এসি অ্যাপ্লিকেশনে উল্লেখযোগ্য কারণ "অ্যাপারেন্ট পাওয়ার" (ভোল্ট-অ্যাম্পিয়ারস) সহজেই কারেন্ট দ্বারা গুণিত ভোল্টেজ ব্যবহার করে গণনা করা যায়। তবে প্রকৃত শক্তি বা "ট্রু পাওয়ার" (ওয়াটস) আপাত শক্তি পাওয়ার জন্য পাওয়ার ফ্যাক্টর দ্বারা গুণিত হতে হবে যাতে ওয়াটগুলিতে শক্তির সঠিক পরিমাপ করা যায়। এটি শুধুমাত্র এমন লোডগুলির জন্য প্রযোজ্য যার একটি উল্লেখযোগ্য প্রবর্তক বা ক্যাপ্যাক্টিভ উপাদান রয়েছে (যেমন একটি মোটর)। বৈদ্যুতিক হিটার বা ভাস্বর বাল্বের মতো বিশুদ্ধভাবে প্রতিরোধী লোডগুলির পাওয়ার ফ্যাক্টর 1.0 (একতা) এবং তাই ট্রু পাওয়ার এবং অ্যাপারেন্ট পাওয়ার একই।

ধাপ 1: সার্কিট ডিজাইন

ভোল্টেজ এবং বর্তমান সংকেতের মধ্যে সময়ের পার্থক্য পরিমাপ করে একটি অসিলোস্কোপ ব্যবহার করে পাওয়ার ফ্যাক্টর গণনা করা যায়। এগুলি তরঙ্গের যে কোনও স্থানে পরিমাপ করা যেতে পারে যতক্ষণ না সেগুলি একই জায়গায় নমুনা করা হয়। এই ক্ষেত্রে শূন্য ক্রসিং পয়েন্ট (তরঙ্গের পয়েন্ট যেখানে ভোল্টেজ এক্স-অক্ষ অতিক্রম করেছে) এর মধ্যে পরিমাপ করা যৌক্তিক ছিল।

আমি মাল্টিসিমে নিম্নলিখিত সার্কিট ডিজাইন করেছি। লোডকে কারেন্ট এবং ভোল্টেজকে বিশুদ্ধ সাইনোসয়েডাল ওয়েভফর্ম বলে ধরে নিলে পাওয়ার ফ্যাক্টর মাপা যায়। প্রতিটি তরঙ্গাকৃতি একটি শূন্য ক্রসিং ডিটেক্টর (কখনও কখনও সাইন টু স্কোয়ার ওয়েভ কনভার্টার নামে পরিচিত) এ খাওয়ানো হয় যা তুলনামূলক মোডে একটি 741 অপ-এমপ যেখানে তুলনা ভোল্টেজ 0V। যখন সাইন ওয়েভ নেগেটিভ চক্রে থাকে তখন একটি নেগেটিভ ডিসি পালস উৎপন্ন হয় এবং যখন সাইন ওয়েভ পজিটিভ হয় তখন একটি পজিটিভ ডিসি পালস তৈরি হয়। দুটি বর্গাকার তরঙ্গকে তখন একচেটিয়া OR (XOR) লজিক গেট ব্যবহার করে তুলনা করা হয়, যা শুধুমাত্র একটি ধনাত্মক উচ্চ ডিসি পালস আউটপুট করবে যখন বর্গ তরঙ্গগুলি ওভারল্যাপ হবে না এবং 0V যখন ওভারল্যাপ হবে। XOR গেটের আউটপুট তাই শূন্য বিন্দু অতিক্রম করে সেই বিন্দু থেকে দুটি তরঙ্গের মধ্যে সময়ের পার্থক্য (ডেল্টা টি)। এই পার্থক্য সংকেতটি তখন একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার দ্বারা নির্দিষ্ট করা যেতে পারে এবং নিম্নলিখিত গণনা ব্যবহার করে পাওয়ার ফ্যাক্টরে রূপান্তরিত হতে পারে (নিশ্চিত করুন যে আপনার বৈজ্ঞানিক ক্যালকুলেটর ডিগ্রিতে রেডিয়ান নয়):

cos (phi) = f * dt * 360

কোথায়:

cos (phi) - পাওয়ার ফ্যাক্টর

f - পরিমাপকৃত সরবরাহের ফ্রিকোয়েন্সি

dt - ডেল্টা টি বা তরঙ্গের মধ্যে সময়ের পার্থক্য

360 - ডিগ্রীতে উত্তর দিতে ব্যবহৃত ধ্রুবক

ছবিতে আপনি সার্কিটের জন্য তিনটি সিমুলেটেড অসিলোস্কোপ ট্রেস দেখতে পাবেন। দুটি ইনপুট সংকেত বর্তমান এবং ভোল্টেজকে বোঝায়। আমি দ্বিতীয় সংকেতটি 18 ডিগির একটি ফেজ পার্থক্য দিয়েছি, তত্ত্বটি বিকৃত করার জন্য। এটি প্রায় 0.95 এর একটি PF দেয়।

ধাপ 2: প্রোটোটাইপিং এবং টেস্টিং

আমার প্রোটোটাইপ বিল্ডের জন্য আমি সার্কিট ডিজাইন একটি সোল্ডারলেস ব্রেডবোর্ডে রাখি। UA741CN ডেটশীট এবং CD4070CN ডেটশীট থেকে উভয় IC 12-15 Vdc সাপ্লাই বন্ধ করে তাই আমি দুটি ব্যাটারী ব্যবহার করে একটি দ্বৈত রেল +12V, 0V, -12V ভোল্ট পাওয়ার সাপ্লাই তৈরি করেছি।

একটি বোঝা অনুকরণ

আপনি একটি দ্বৈত চ্যানেল সংকেত জেনারেটর বা ফাংশন জেনারেটর ব্যবহার করে একটি লোড অনুকরণ করতে পারেন। আমি এই সস্তা এবং প্রফুল্ল চীনা বাক্সটি ব্যবহার করেছি 18 ডিগ্রি দূরে দুটি 50 Hz সাইন ওয়েভ তৈরি করতে এবং সার্কিটে সিগন্যাল খাওয়ানোর জন্য। আপনি একটি অসিলোস্কোপের ফলে তরঙ্গাকৃতি দেখতে পারেন। উপরের ছবিগুলিতে আপনি দুটি ওভারল্যাপিং বর্গাকার তরঙ্গ দেখতে পারেন (প্রতিটি অপ-এমপি থেকে আউটপুট), এবং অন্য তিনটি ছবি XOR গেটের আউটপুটকে চিত্রিত করছে। লক্ষ্য করুন কিভাবে আউটপুট পালসের প্রস্থ কমে যাওয়া ফেজ এঙ্গেলের সাথে ছোট হয়ে যায়। উপরের উদাহরণগুলি 90, 40, 0 ডিগ্রি দেখায়।

ধাপ 3: Arduino কোড

উপরে উল্লিখিত হিসাবে, পরিমাপ সার্কিট থেকে আউটপুট দুটি ইনপুট সংকেত (যেমন বর্তমান এবং ভোল্টেজ সংকেত) মধ্যে সময়ের পার্থক্য। আরডুইনো কোডটি পরিমাপ সার্কিট থেকে ন্যানো সেকেন্ডে আউটপুট পালসের দৈর্ঘ্য পরিমাপ করতে "পালসইন" ব্যবহার করে এবং উপরে উল্লিখিত পিএফ সূত্রে এটি ব্যবহার করে।

কোডটি ধ্রুবক সংজ্ঞায়িত করে শুরু হয়, মূলত কোডটিকে আরও সংগঠিত এবং পাঠযোগ্য করার জন্য। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণভাবে, সি কোড (আরডুইনো কোড) রেডিয়ানে কাজ করে ডিগ্রি নয়, তাই রেডিয়ান থেকে ডিগ্রিতে রূপান্তর প্রয়োজন হয় কোণ এবং পিএফ এর পরে। একটি রেডিয়ান প্রায়। 57.29577951 ডিগ্রী। 360 নম্বরটিও সংরক্ষিত আছে এবং ন্যানো সেকেন্ডকে প্লেইন সেকেন্ডে রূপান্তরের জন্য গুণক ফ্যাক্টর 1x10^-6। শুরুতে ফ্রিকোয়েন্সি সংজ্ঞায়িত করা হয়, যদি আপনি 50Hz ছাড়া অন্য কিছু ব্যবহার করেন তবে নিশ্চিত করুন যে এটি কোডের শুরুতে আপডেট করা হয়েছে।

"অকার্যকর লুপ ()" এর ভিতরে আমি Arduino কে আগে উল্লেখিত PF সূত্রের উপর ভিত্তি করে কোণ গণনা করতে বলেছি। এই কোডের আমার প্রথম পুনরাবৃত্তিতে, কোডটি সঠিক কোণ এবং পাওয়ার ফ্যাক্টর ফিরিয়ে দেবে, তবে প্রতিটি সঠিক ফলাফলের মধ্যে কিছু ভুল কম মানও সিরিয়াল কনসোলে ফেরত দেওয়া হবে। আমি লক্ষ্য করেছি এটি ছিল অন্য প্রতিটি পড়া বা প্রতি চারটি পরিমাপ। আমি পরপর চারটি রিডিংয়ের সর্বোচ্চ মান সংরক্ষণের জন্য "for" লুপের ভিতরে একটি "if" স্টেটমেন্ট রেখেছি। এটি "এঙ্গেল_ম্যাক্স" এর সাথে গণনা তুলনা করে যা প্রাথমিকভাবে শূন্য, এবং যদি এটি বড় হয় তবে "এঙ্গেল_ম্যাক্স" এর ভিতরে নতুন মান সঞ্চয় করে। পিএফ পরিমাপের জন্য এটি পুনরাবৃত্তি করা হয়। "For" লুপে এটি করার অর্থ হল সঠিক কোণ এবং pf সর্বদা ফেরত দেওয়া হয়, কিন্তু যদি পরিমাপ করা কোণ পরিবর্তিত হয় (উচ্চতর বা নিম্ন), যখন "শেষের জন্য" কোণ_ম্যাক্স "পরবর্তী পরীক্ষার জন্য শূন্যে রিসেট করে, যখন" অকার্যকর লুপ () "পুনরাবৃত্তি। Arduino ওয়েবসাইটে এটি কীভাবে কাজ করে তার একটি খুব ভাল উদাহরণ রয়েছে (https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Calibration)। দ্বিতীয় "যদি" সূত্রটি কেবলমাত্র 360 এর চেয়ে বেশি মান ফেরত পাঠাতে ভুল করে উচ্চতর পরিমাপ করা হয় যখন পরীক্ষার অধীনে ডিভাইসটি বন্ধ থাকে।

ধাপ 4: অ্যাসিড পরীক্ষা

এসি মেইন ভোল্টেজ দিয়ে কিভাবে নিরাপদে কাজ করতে হয় তা না জানলে নিম্নলিখিত চেষ্টা করবেন না। আপনি যদি আপনার নিরাপত্তার বিষয়ে সন্দেহ করেন, তাহলে দ্বৈত-চ্যানেল তরঙ্গাকৃতি জেনারেটর দিয়ে ইনপুট সংকেতগুলি অনুকরণ করার চেষ্টা করুন।

একজন অনুসারীর অনুরোধে, আমি সার্কিট এবং স্যাম্পলিং/সেন্সিং সার্কিট সম্পর্কে আরও ভাল ধারণা দিতে ফ্রিটজিং -এ একটি ব্রেডবোর্ড লেআউট তৈরি করেছি (আমি.fzz ফাইল এবং একটি-p.webp

ধারণাটি বাস্তবে কাজ করে তা প্রমাণ করার জন্য, সার্কিটটি একটি সোল্ডার কম রুটিবোর্ডে নির্মিত হয়েছিল। ছবি থেকে আপনি সার্কিট ব্যবস্থা দেখতে পারেন। ধারণাটি পরীক্ষা করার জন্য আমি আমার প্রবর্তক লোড হিসাবে একটি ডেস্ক ফ্যান ব্যবহার করেছি। 230V প্রধান সরবরাহ এবং লোডের মধ্যে আমার সেন্সিং সরঞ্জাম। আমার একটি স্টেপ ডাউন ট্রান্সফরমার আছে যা ভোল্টেজ ওয়েভফর্মকে নমুনা দেওয়ার জন্য 230V সরাসরি 5V তে রূপান্তর করে। লাইভ কন্ডাক্টরের চারপাশে আটকে থাকা একটি অ আক্রমণকারী বর্তমান ট্রান্সফরমারটি বর্তমান তরঙ্গাকৃতি (অ্যালুমিনিয়াম পরিহিত প্রতিরোধকের ডানদিকে) নমুনার জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। লক্ষ্য করুন যে আপনার অগত্যা কারেন্ট বা ভোল্টেজের প্রশস্ততা জানার প্রয়োজন নেই, শুধু শূন্য ক্রসিং শনাক্ত করার জন্য op-amp এর তরঙ্গরূপ। উপরের ছবিগুলি ফ্যান থেকে আসল কারেন্ট এবং ভোল্টেজ ওয়েভফর্ম এবং আরডুইনো সিরিয়াল কনসোল দেখায়, যা 0.41 এর PF এবং 65 ডিগ্রি কোণের রিপোর্ট করে।

এই কার্যকরী অধ্যক্ষকে সত্যিকারের বিদ্যুৎ পরিমাপ করতে একটি হোম মেড এনার্জি মনিটরে অন্তর্ভুক্ত করা যেতে পারে। আপনার যোগ্য হলে আপনি বিভিন্ন আবেশিক এবং প্রতিরোধী লোড পর্যবেক্ষণ এবং তাদের পাওয়ার ফ্যাক্টর নির্ধারণ করার চেষ্টা করতে পারেন। এবং এটা আছে! পাওয়ার ফ্যাক্টর পরিমাপের একটি খুব সহজ পদ্ধতি।