DIY Arduino višenamjenski mjerač energije V1.0: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

U ovom Instructable -u pokazat ću vam kako napraviti višenamjenski mjerač energije baziran na Arduinu. Ovaj mali mjerač je vrlo koristan uređaj koji prikazuje važne informacije o električnim parametrima. Uređaj može mjeriti 6 korisnih električnih parametara: napon, struja, snaga, energija, kapacitet i temperatura. Ovaj uređaj je prikladan samo za istosmjerna opterećenja poput solarnih PV sistema. Ovaj mjerač možete koristiti i za mjerenje kapaciteta baterije.

Mjerač može mjeriti do raspona napona od 0 - 26V i maksimalne struje od 3,2A.

Supplies

Korištene komponente:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. OLED od 0,96 (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo baterija (Amazon)

6. Vijčani terminali (Amazon)

7. Žensko / muško zaglavlje (Amazon)

8. perforirana ploča (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Klizni prekidač (Amazon)

Korišteni alati i instrumenti:

1. Lemilica (Amazon)

2. Skidač žice (Amazon)

3. Multimetar (Amazon)

4. Električni tester (Amazon)

Korak 1: Kako to funkcionira?

Srce mjerača energije je Arduino Pro Micro ploča. Arduino osjeća struju i napon pomoću senzora struje INA219, a temperatura senzora temperature DS18B20. Prema ovom naponu i struji, Arduino izračunava snagu i energiju.

Cijela shema podijeljena je u 4 grupe

1. Arduino Pro Micro

Napajanje potrebno za Arduino Pro Micro napaja se iz LiPo/ Li-Ion baterije preko kliznog prekidača.

2. Senzor struje

Senzor struje INA219 spojen je na Arduino ploču u I2C komunikacijskom načinu (SDA i SCL pin).

3. OLED ekran

Slično kao i trenutni senzor, OLED ekran je takođe povezan sa Arduino pločom u komunikacionom režimu I2C. Međutim, adresa oba uređaja je različita.

4. Senzor temperature

Ovdje sam koristio senzor temperature DS18B20. Za komunikaciju s Arduinom koristi jednožilni protokol.

Korak 2: Testiranje probne ploče

Prvo ćemo napraviti krug na Breadboard -u. Glavna prednost ploče bez lemljenja je ta što je bez lemljenja. Tako možete jednostavno promijeniti dizajn samo isključivanjem komponenti i vodiča po potrebi.

Nakon testiranja matične ploče napravio sam krug na perforiranoj ploči

Korak 3: Pripremite Arduino ploču

Arduino Pro Micro dolazi bez lemljenja igle zaglavlja. Dakle, prvo morate zalemiti zaglavlja u Arduino.

Umetnite svoja muška zaglavlja sa stranom okrenutom prema dolje u ploču. Sada, s instaliranim zaglavljima, možete jednostavno spustiti Arduino ploču na mjesto na vrhu zaglavlja zaglavlja. Zatim lemite sve igle na Arduino ploču.

Korak 4: Pripremite zaglavlja

Da biste montirali Arduino, OLED ekran, trenutni senzor i temperaturni senzor, potreban vam je odgovarajući ženski pin zaglavlja. Kada kupite ravna zaglavlja, oni će biti predugi da bi se komponente mogle koristiti. Dakle, morat ćete ih skratiti na odgovarajuću dužinu. Upotrijebio sam štipaljku da ga skinem.

Slijede detalji o zaglavljima:

1. Arduino ploča - 2 x 12 pinova

2. INA219 - 1 x 6 pinova

3. OLED - 1 x 4 igle

4. Temp. Senzor - 1 x 3 igle

Korak 5: Lemite ženske glave

Nakon pripreme igle ženskih zaglavlja, lemite ih na perforiranu ploču. Nakon lemljenja igala zaglavlja provjerite odgovaraju li sve komponente savršeno ili ne.

Napomena: Preporučit ću lemljenje trenutnog senzora direktno na ploču umjesto kroz ženski zaglavlje.

Povezao sam se preko zaglavlja za ponovnu upotrebu INA219 za druge projekte.

Korak 6: Montirajte temperaturni senzor

Ovdje koristim senzor temperature DS18B20 u paketu TO-92. S obzirom na jednostavnu zamjenu, koristio sam 3 -polno žensko zaglavlje. Ali možete direktno lemiti senzor na perforiranu ploču.

Korak 7: Lemite zavrtnje

Ovdje se vijčani terminali koriste za vanjsko povezivanje na ploču. Vanjske veze su

1. Izvor (baterija / solarna ploča)

2. Učitajte

3. Napajanje Arduinom

Plavi vijčani terminal koristi se za napajanje Arduina, a dva zelena terminala za povezivanje izvora i opterećenja.

Korak 8: Napravite krug

Nakon lemljenja ženskih zaglavlja i vijčanih stezaljki, morate spojiti jastučiće prema gore prikazanoj shemi.

Veze su prilično jasne

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 kroz 4,7K pull -up otpornik

VCC -> VCC

Na kraju spojite vijčane stezaljke prema shemi.

Koristio sam žice u boji 24AWG za izradu kruga. Lemite žicu prema dijagramu kola.

Korak 9: Montiranje držača

Nakon lemljenja i ožičenja, postavite nosače na 4 ugla. Omogućit će dovoljnu udaljenost lemnih spojeva i žica od tla.

Korak 10: Dizajn PCB -a

Dizajnirao sam prilagođenu PCB za ovaj projekt. Zbog trenutne situacije s pandemijom COVID-19, ne mogu naručiti ovu PCB. Tako da još nisam testirao PCB.

Gerber datoteke možete preuzeti sa PCBWay -a

Kada naručite sa PCBWay -a, dobit ću 10% donacije od PCBWay -a za doprinos mom radu. Vaša mala pomoć može me potaknuti da ubuduće radim sjajnije poslove. Hvala vam na saradnji.

Korak 11: Snaga i energija

Snaga: Snaga je proizvod napona (volti) i struje (pojačala)

P = VxI

Jedinica snage je Watt ili KW

Energija: Energija je proizvod snage (vati) i vremena (sat)

E = Pxt

Jedinica energije je vatni sat ili kilovatni sat (kWh)

Kapacitet: Kapacitet je proizvod struje (Amp) i vremena (sata)

C = I x t

Jedinica kapaciteta je Amp-Hour

Za nadzor snage i energije gore je logika implementirana u softver, a parametri se prikazuju na 0,96-inčnom OLED ekranu.

Kredit za sliku: imgoat

Korak 12: Softver i biblioteke

Prvo preuzmite kôd u nastavku. Zatim preuzmite sljedeće biblioteke i instalirajte ih.

1. Adafruit INA219 biblioteka

2. Adafruit SSD1306 biblioteka

3. DallasTemperature

Nakon instaliranja svih biblioteka, postavite ispravnu ploču i COM port, a zatim učitajte kôd.

Korak 13: Završno testiranje

Da bih testirao ploču, spojio sam 12V bateriju kao izvor i 3W LED kao opterećenje.

Baterija je spojena na vijčani terminal ispod Arduina, a LED je spojen na vijčani terminal ispod INA219. LiPo baterija je spojena na plavi vijčani terminal, a zatim pomoću kliznog prekidača uključite krug.

Možete vidjeti sve parametre koji se prikazuju na OLED ekranu.

Parametri u prvoj koloni su

1. Napon

2. Struja

3. Snaga

Parametri u drugoj koloni su

1. Energija

2. Kapacitet

3. Temperatura

Za provjeru točnosti upotrijebio sam svoj multimetar i tester kako je prikazano gore. Tačnost im je blizu. Zaista sam zadovoljan ovim džepnim spravicom.

Hvala vam što ste pročitali moj Instructable. Ako vam se sviđa moj projekt, ne zaboravite ga podijeliti. Komentari i povratne informacije uvijek su dobrodošli.