DIY Arduino daudzfunkcionālais enerģijas mērītājs V1.0: 13 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Šajā pamācībā es jums parādīšu, kā izveidot daudzfunkcionālu enerģijas skaitītāju, kura pamatā ir Arduino. Šis mazais skaitītājs ir ļoti noderīga ierīce, kas parāda svarīgu informāciju par elektriskajiem parametriem. Ierīce var izmērīt 6 noderīgus elektriskos parametrus: spriegumu, strāvu, jaudu, enerģiju, jaudu un temperatūru. Šī ierīce ir piemērota tikai līdzstrāvas slodzēm, piemēram, saules enerģijas sistēmām. Šo skaitītāju var izmantot arī akumulatora jaudas mērīšanai.

Skaitītājs var izmērīt sprieguma diapazonu no 0 līdz 26 V un maksimālo strāvu 3,2 A.

Piegādes

Izmantotās sastāvdaļas:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 collu OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo akumulators (Amazon)

6. Skrūvju termināļi (Amazon)

7. Sieviešu / vīriešu galvenes (Amazon)

8. Perforēta dēlis (Amazon)

9. 24 AWG stieple (Amazon)

10. Bīdīšanas slēdzis (Amazon)

Izmantotie instrumenti un instrumenti:

1. Lodāmurs (Amazon)

2. Stiepļu noņēmējs (Amazon)

3. Multimetrs (Amazon)

4. Elektriskais testeris (Amazon)

1. darbība. Kā tas darbojas?

Enerģijas skaitītāja sirds ir Arduino Pro Micro plāksne. Arduino uztver strāvu un spriegumu, izmantojot INA219 strāvas sensoru, un temperatūru nosaka temperatūras sensors DS18B20. Saskaņā ar šo spriegumu un strāvu Arduino veic matemātisko aprēķinu jaudas un enerģijas aprēķināšanai.

Visa shēma ir sadalīta 4 grupās

1. Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro nepieciešamā jauda tiek piegādāta no LiPo/ Li-Ion akumulatora, izmantojot slīdni.

2. Pašreizējais sensors

Pašreizējais sensors INA219 ir savienots ar Arduino plati I2C sakaru režīmā (SDA un SCL tapa).

3. OLED displejs

Līdzīgi kā pašreizējais sensors, arī OLED displejs ir savienots ar Arduino plati I2C sakaru režīmā. Tomēr abu ierīču adreses ir atšķirīgas.

4. Temperatūras sensors

Šeit es izmantoju temperatūras sensoru DS18B20. Tas izmanto viena stieples protokolu, lai sazinātos ar Arduino.

2. darbība: maizes dēļa pārbaude

Pirmkārt, mēs izveidosim ķēdi uz maizes dēļa. Lodmetāla plātnes galvenā priekšrocība ir tā, ka tā nav lodējama. Tādējādi jūs varat viegli mainīt dizainu, vienkārši atvienojot komponentus un vadus pēc nepieciešamības.

Pēc maizes dēļa pārbaudes veikšanas es izveidoju ķēdi uz perforētas plāksnes

3. darbība: sagatavojiet Arduino dēli

Arduino Pro Micro tiek piegādāts bez lodēšanas galvenes tapas. Tātad vispirms ir lodēt galvenes Arduino.

Ievietojiet galvenes vīriešiem garās malās uz leju maizes dēļā. Tagad, uzstādot galvenes, jūs varat viegli nomest Arduino plāksni vietā virs galvenes tapas. Pēc tam pielieciet visas tapas pie Arduino dēļa.

4. darbība: sagatavojiet galvenes

Lai uzstādītu Arduino, OLED displeju, strāvas sensoru un temperatūras sensoru, jums ir nepieciešama taisna sieviešu galvenes tapa. Pērkot taisnas galvenes, tās būs pārāk garas, lai izmantotu komponentus. Tātad, jums tie jāsamazina līdz atbilstošam garumam. Lai to sagrieztu, es izmantoju knaibles.

Tālāk ir sniegta informācija par galvenēm

1. Arduino dēlis - 2 x 12 tapas

2. INA219 - 1 x 6 tapas

3. OLED - 1 x 4 tapas

4. Temp. Sensors - 1 x 3 tapas

5. solis: lodējiet sieviešu galvenes

Pēc sieviešu galviņu tapas sagatavošanas pielodējiet tās pie perforētās plāksnes. Pēc galvenes tapas lodēšanas pārbaudiet, vai visas sastāvdaļas ir ideāli piemērotas.

Piezīme. Es ieteikšu lodēt strāvas sensoru tieši pie tāfeles, nevis caur sieviešu galveni.

Esmu izveidojis savienojumu, izmantojot galvenes tapu, lai atkārtoti izmantotu INA219 citiem projektiem.

6. darbība: uzstādiet temperatūras sensoru

Šeit es izmantoju DS18B20 temperatūras sensoru TO-92 iepakojumā. Ņemot vērā vienkāršo nomaiņu, esmu izmantojis 3 kontaktu sieviešu galveni. Bet jūs varat tieši lodēt sensoru pie perforētās plāksnes.

7. solis: lodējiet skrūvju spailes

Šeit skrūvju spailes tiek izmantotas ārējam savienojumam ar plāksni. Ārējie savienojumi ir

1. Avots (akumulators / saules panelis)

2. Slodze

3. Barošanas avots Arduino

Zilo skrūvju spaili izmanto strāvas padevei Arduino, bet divus zaļos spailes - avota un slodzes savienošanai.

8. solis: izveidojiet ķēdi

Pēc mātīšu galvu un skrūvju spaiļu lodēšanas jums jāpievieno spilventiņi saskaņā ar iepriekš redzamo shematisko diagrammu.

Savienojumi ir diezgan taisni uz priekšu

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 caur 4.7K pievilkšanas rezistoru

VCC -> VCC

Visbeidzot, pievienojiet skrūvju spailes saskaņā ar shēmu.

Ķēdes izgatavošanai esmu izmantojis 24AWG krāsas vadus. Lodējiet vadu saskaņā ar shēmu.

9. solis: atdalītāju uzstādīšana

Pēc lodēšanas un elektroinstalācijas uzstādiet atdalītājus 4 stūros. Tas nodrošinās pietiekamu attālumu lodēšanas savienojumiem un vadiem no zemes.

10. solis: PCB dizains

Šim projektam esmu izstrādājis pielāgotu PCB. Pašreizējās COVID-19 pandēmijas dēļ es nevaru pasūtīt šo PCB. Tāpēc es vēl neesmu pārbaudījis PCB.

Jūs varat lejupielādēt Gerber failus no PCBWay

Kad jūs veicat pasūtījumu no PCBWay, es saņemšu 10% ziedojumu no PCBWay par ieguldījumu manā darbā. Jūsu nelielā palīdzība var iedrošināt mani darīt vairāk lielisku darbu nākotnē. Paldies par sadarbību.

11. solis: Jauda un enerģija

Jauda: jauda ir sprieguma (voltu) un strāvas (ampēra) produkts

P = VxI

Jaudas vienība ir vati vai kW

Enerģija: enerģija ir jaudas (vatu) un laika (stundas) produkts

E = Pxt

Enerģijas vienība ir vatstunda vai kilovatstunda (kWh)

Jauda: Jauda ir strāvas (amp) un laika (stundas) produkts

C = I x t

Jaudas vienība ir Amp-Hour

Lai uzraudzītu jaudu un enerģiju virs loģikas, tiek ieviesta programmatūra, un parametri tiek parādīti 0,96 collu OLED displejā.

Attēla kredīts: imgoat

12. solis: programmatūra un bibliotēkas

Vispirms lejupielādējiet zemāk pievienoto kodu. Pēc tam lejupielādējiet un instalējiet šādas bibliotēkas.

1. Adafruit INA219 bibliotēka

2. Adafruit SSD1306 bibliotēka

3. Dalasas temperatūra

Pēc visu bibliotēku instalēšanas iestatiet pareizo dēli un COM portu, pēc tam augšupielādējiet kodu.

13. solis: galīgā pārbaude

Lai pārbaudītu plāksni, kā avotu esmu pievienojis 12V akumulatoru un 3W LED.

Akumulators ir savienots ar skrūves spaili zem Arduino, un gaismas diode ir pievienota skrūves spailei zem INA219. LiPo akumulators ir pievienots zilajam skrūves spailim un pēc tam ieslēdziet ķēdi, izmantojot bīdāmo slēdzi.

Visi parametri tiek parādīti OLED ekrānā.

Parametri pirmajā slejā ir

1. Spriegums

2. Pašreizējais

3. Jauda

Parametri otrajā slejā ir

1. Enerģija

2. Jauda

3. Temperatūra

Lai pārbaudītu precizitāti, es izmantoju savu multimetru un testeri, kā parādīts iepriekš. Precizitāte viņiem ir tuva. Esmu patiešām apmierināta ar šo kabatas izmēra sīkrīku.

Paldies, ka izlasījāt manu pamācību. Ja jums patīk mans projekts, neaizmirstiet to kopīgot. Komentāri un atsauksmes vienmēr ir laipni gaidīti.