Feria de ciencia: ¿Qué tan precisa es la frecuencia de línea AC? (1 / 4 paso)

Paso 1: El aparato experimental

Para nuestro experimento, vamos a usar un Arduino UNO como el recopilador de datos principal. También necesitarás un protoboard, una GPS último AdaFruit módulo breakout Junta un LM358 Op Amp, un diodo 1N4001, resistencias de tres 20 k y una fuente de alimentación de 9 VAC "fuente".

ADVERTENCIA

No intente este experimento sin usar una fuente de alimentación de AC de bajo voltaje comercialmente manufacturada. Tensión de línea es muy peligroso, y es sólo mediante el uso de un transformador para reducir a niveles seguros podemos contemplamos realizar este experimento.

El circuito tiene dos piezas básicas. La primera simplemente alimenta la señal de GPS PPS al pin digital 2 de la ONU y aplica la alimentación de + 5 voltios y tierra a los pines Vin y GND respectivamente del módulo GPS.

La segunda es más compleja. Tenemos que convertir la señal de 9 voltios de la fuente de alimentación de CA en una onda cuadrada de 60 Hz compatible con la ONU.

Para ello, anclamos a un lado del transformador a tierra. El otro se moverá entre positivos y negativos de 14 voltios o menos (recordemos, la aspiradora 9 es un valor RMS. La tensión pico a pico de corriente es mayor que). Ok - el amplificador operacional que estamos utilizando tiene un voltaje máximo de entrada de 32 voltios. Nos quedaremos muy por debajo de eso.

Pero no podemos alimentar la negativa que de la CA de la mitad del ciclo en nuestro amplificador. Necesitamos usar un diodo 1N4001 para 'tirar' la parte negativa. Puesto que nuestro amplificador operacional tiene entradas de alta impedancia, sin embargo, no debemos simplemente permitir la entrada a flotar cuando el diodo está apagado. Una resistencia de pull-down k 20 en tierra se encargará de eso. La salida del diodo será 14 voltios "chepas" separados por períodos de cero voltios. Para convertir eso en una onda cuadrada de lógica, vamos a usar el LM358 conectado como un comparador. Vamos a utilizar dos resistencias de k 20 para hacer un divisor de tensión y alimentación 2,5 voltios en el pin inversor de una parte de la amp. La salida del diodo del transformador será la entrada de no inversión. Como un comparador, el amp op generará una tensión alta cuando la entrada no invertir es más alta que la entrada inversora. Así que cuando la tensión de línea es superior a 2,5 voltios, el amplificador operacional salida alta. Otras veces se salida baja.

Esto es suficiente para nuestros propósitos. Nos va contando aumento de bordes. Ocurren cuando la tensión sube por encima de 2,5 voltios, que va a ocurrir una vez cada ciclo.

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