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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

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 je uređaj prikladan samo za istosmjerna opterećenja poput solarnih PV sustava. Ovaj mjerač možete koristiti i za mjerenje kapaciteta baterije.

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

Pribor

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. Žica 24 AWG (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 očitava 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

Snaga potrebna 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 zaslon

Slično kao i trenutni senzor, OLED zaslon također je spojen na Arduino ploču u komunikacijskom načinu rada 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 krušne ploče

Prvo ćemo napraviti krug na Breadboard -u. Glavna prednost ploče za lemljenje je ta što je bez lemljenja. Tako možete jednostavno promijeniti dizajn samo ako isključite komponente i vodiče prema 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 okrenuta prema dolje u ploču za kruh. Sada, s instaliranim zaglavljima, Arduino ploču možete jednostavno postaviti na mjesto na vrhu zaglavlja zaglavlja. Zatim lemite sve igle na Arduino ploču.

Korak 4: Pripremite zaglavlja

Da biste montirali Arduino, OLED zaslon, osjetnik struje i temperaturni senzor, potreban vam je odgovarajući ženski pin zaglavlja. Kada kupite ravna zaglavlja, bit će predugački za korištenje komponenti. Dakle, morat ćete ih izrezati na odgovarajuću duljinu. Upotrijebio sam ga štipaljkom za rezanje.

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 zaglavlje

Nakon što ste pripremili iglu ženskih zaglavlja, lemite ih na perforiranu ploču. Nakon lemljenja zaglavlja zaglavlja, provjerite odgovaraju li sve komponente savršeno ili ne.

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

Spojio sam pin zaglavlja za ponovnu uporabu 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 izravno lemiti senzor na perforiranu ploču.

Korak 7: Lemite vijčane stezaljke

Ovdje se vijčani spojevi koriste za vanjsko spajanje na ploču. Vanjske veze su

1. Izvor (baterija / solarna ploča)

2. Opterećenje

3. Napajanje Arduina

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.

Za izradu kruga koristio sam žice u boji 24AWG. Lemiti žicu prema shemi kola.

Korak 9: Montiranje držača

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

Korak 10: Dizajn PCB -a

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

Gerber datoteke možete preuzeti s PCBWay -a

Kad naručite s PCBWay -a, dobit ću 10% donacije od PCBWay -a za doprinos svom radu. Vaša mala pomoć može me potaknuti da ubuduće radim još sjajniji posao. Hvala na suradnji.

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 Watt Hour ili Kilowatt Hour (kWh)

Kapacitet: Kapacitet je proizvod struje (pojačalo) i vremena (sat)

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 zaslonu.

Zasluga za sliku: imgoat

Korak 12: Softver i knjižnice

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

1. Knjižnica Adafruit INA219

2. Knjižnica Adafruit SSD1306

3. DallasTemperature

Nakon što instalirate sve knjižnice, postavite ispravnu ploču i COM port, a zatim učitajte kôd.

Korak 13: Završno testiranje

Za testiranje ploče 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 spojena je na plavi vijčani terminal, a zatim pomoću kliznog prekidača uključite krug.

Možete vidjeti sve parametre koji se prikazuju na OLED zaslonu.

Parametri u prvom stupcu su

1. Napon

2. Struja

3. Snaga

Parametri u drugom stupcu su

1. Energija

2. Kapacitet

3. Temperatura

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

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