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個人項目,僅供娛樂。電源線頻率變化有多大?如果你做一點網路搜索,你會得到一堆答案,所有這些答案都說它有所不同,但對於多少、何時、為什麼有很多分歧。
在美國,標稱頻率為 60 Hz,標稱電壓可能為 120 RMS 伏特。東岸的電力公司(東部互聯 - 維基百科,自由的百科全書)都連接在一起(網格)並同步運行——所有正弦波同時達到峰值。
當您打開燈時,就會在電網中添加一些負載。當你的汽車裝載較重,上山時,它會稍微減速,然後巡航控制系統會用更多的油量來補償。公用事業公司也做同樣的事情,為蒸汽機扔一根木頭,或調整反應器控制棒。因此,當您打開燈時,產生 60 Hz 波形的旋轉機械會稍微減慢。頻率必須改變,至少一點點,然後才能被修正。(儘管如此,在一輛 1960 年代的大眾甲殼蟲車中,下一次爬坡時,在下一次爬坡開始之前開始踩油門很重要。有時這些事情是可以預見的。)
空調比普通燈消耗更多的電力。炎熱的下午,很多冷氣都在運轉。電源線頻率會下降嗎?多少?
請勿將任何東西連接至電源插座。使用變壓器來拯救你的生命。
該項目使用一個Arduino和一個樹莓派捕獲一些數據並將其上傳到伺服器。Arduino 使用其內部時脈作為採樣 60 Hz 波形的時基來進行即時資料擷取。Raspberry 緩衝來自 Arduino 和其他一些感測器的數據,並將其上傳到遠處的伺服器。伺服器有一個 mySql 資料庫,用於從 Raspberry 收集數據,以及一個從資料庫的 Twitter 流收集推文的腳本。伺服器上的 PHP 腳本會產生一個 CSV 檔案以下載到 JMP。
在下圖中,請注意 Arduino 時脈頻率未校準。最有可能的是,時脈的偏差大約是資料似乎不以 60 Hz 為中心的量(大約 0.03 Hz/60 Hz,或 0.05%)。
在這張圖片中,所有突出顯示的 Hz 讀數都屬於一天中較冷的時段。

這是一天中最熱的部分。

看起來像是一個轉變。當外面很熱時,網格速度看起來會變慢。
這裡的擬合似乎表明存在兩個基本頻率,相距 0.02 Hz。

在網上進一步閱讀,聽起來 0.02 Hz 可能是實用程式故意改變頻率的量,以在一天中趕上或減慢您古老的模擬掛鐘的速度。大多數時脈不再依賴線路頻率作為其時基。
自製作上圖以來,收集了更多數據,包括異常值。想知道那是什麼?

這是行。

您可以看到清晰的紅色、綠色、藍色感應器在晚上 9:34 接收到的光線非常少。波形有更多資料(儲存在矩陣中表達欄);這是最有趣的部分。

這裡發生了很多事情。首先,Y 刻度採用電壓感測器的任意單位(實際上是 Arduino 類比輸入的 0..1023),紅線可能約為 130 V RMS。接下來,X 尺度以 2080 ns 為單位。從675到700的距離是25*2080ns,或說大約3個週期大約0.05秒。3/.05 為 60 赫茲。該圖顯示了 200*2080 ns 的短暫斷電(它重置了烤箱時鐘,但沒有重置微波爐時鐘)…大約 4/10 秒。我不是 EE,但這是我對 4/10 秒的解釋:風導致兩根電線接觸,畫出弧線。自動斷路器將電源關閉 2/10 秒。不確定是什麼留下了殘留訊號。2/10 秒自動重啟失敗,可能是因為電線仍然接觸。2/10 秒後第二次重啟成功。重啟成功後看右邊波形多難看。左邊更多的是正弦波形狀,右邊更多的是三角波形狀。每台空調壓縮機都試圖同時啟動;我覺得功率因數因為所有這些負載都會扭曲形狀。(它確實會在不到一秒左右的時間內恢復正常。)
每個 10 秒波形資料切片的 Hz 值是使用簡單的過零偵測器計算的(其中零位於 Y 軸上的 475 左右)。當振幅下降到接近零時,剩餘的快速振盪對於過零點偵測器來說似乎是額外的週期,從而產生了異常赫茲值。
稍後再說。我的室內溫度與室外溫度相差幾度。我需要確保 Arduino 時鐘不會受到室內溫度的過度影響。還有 WiFi 訊號強度讀數、氣壓、濕度和 Twitter 數據可供查看。