DIY Arduino többfunkciós energiamérő V1.0: 13 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Ebben az utasításban megmutatom, hogyan lehet Arduino alapú többfunkciós energiamérőt készíteni. Ez a kis mérő nagyon hasznos eszköz, amely fontos információkat jelenít meg az elektromos paraméterekről. A készülék 6 hasznos elektromos paramétert képes mérni: feszültség, áram, teljesítmény, energia, kapacitás és hőmérséklet. Ez a készülék csak egyenáramú terhelésekhez alkalmas, például napelemes PV rendszerekhez. Ezt a mérőt az akkumulátor kapacitásának mérésére is használhatja.

A mérő 0 - 26 V közötti feszültségtartományig és 3,2 A maximális áramig képes mérni.

Kellékek

Használt komponensek:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo akkumulátor (Amazon)

6. Csavaros terminálok (Amazon)

7. Női / férfi fejlécek (Amazon)

8. Perforált tábla (Amazon)

9. 24 AWG vezeték (Amazon)

10. Tolókapcsoló (Amazon)

Használt eszközök és eszközök:

1. Forrasztópáka (Amazon)

2. Drótcsíkoló (Amazon)

3. Multiméter (Amazon)

4. Elektromos tesztelő (Amazon)

1. lépés: Hogyan működik?

Az energiamérő szíve egy Arduino Pro Micro tábla. Az Arduino az INA219 áramérzékelő segítségével érzékeli az áramot és a feszültséget, a hőmérsékletet pedig a DS18B20 hőmérséklet -érzékelő. Ennek a feszültségnek és áramnak megfelelően az Arduino számolja a teljesítményt és az energiát.

A teljes vázlat 4 csoportra oszlik

1. Arduino Pro Micro

Az Arduino Pro Micro számára szükséges áramellátást egy LiPo/ Li-Ion akkumulátor biztosítja egy csúszókapcsolón keresztül.

2. Áramérzékelő

Az INA219 áramérzékelő I2C kommunikációs módban van csatlakoztatva az Arduino kártyához (SDA és SCL érintkező).

3. OLED kijelző

A jelenlegi érzékelőhöz hasonlóan az OLED kijelző is az Arduino kártyához van csatlakoztatva I2C kommunikációs módban. Mindkét eszköz címe azonban eltérő.

4. Hőmérséklet érzékelő

Itt a DS18B20 hőmérséklet -érzékelőt használtam. Egyvezetékes protokollt használ az Arduino-val való kommunikációhoz.

2. lépés: Breadboard tesztelés

Először egy kenyértáblán készítjük az áramkört. A forrasztás nélküli kenyértábla fő előnye, hogy forrasztásmentes. Így egyszerűen megváltoztathatja a kialakítást, csak szükség szerint húzza ki az alkatrészeket és a vezetékeket.

A kenyértábla tesztelése után perforált táblán készítettem az áramkört

Lépés: Készítse elő az Arduino táblát

Az Arduino Pro Micro a fejléc csapjának forrasztása nélkül érkezik. Tehát először be kell forrasztania a fejléceket az Arduino -ba.

Illessze a férfi fejléceket hosszú oldalukkal lefelé egy kenyérsütő táblába. Most, ha a fejlécek telepítve vannak, könnyen leejtheti az Arduino táblát a fejléc csapjának tetejére. Ezután forrasztja az összes csapot az Arduino táblához.

4. lépés: Készítse elő a fejléceket

Az Arduino, az OLED kijelző, az áramérzékelő és a hőmérséklet -érzékelő felszereléséhez szüksége van néhány női egyenes fejlécre. Amikor megvásárolja az egyenes fejléceket, túl hosszúak lesznek az alkatrészek használatához. Tehát le kell vágnia őket megfelelő hosszúságúra. Egy csipkével vágtam le.

A fejlécek részletei a következők:

1. Arduino tábla - 2 x 12 érintkező

2. INA219 - 1 x 6 érintkező

3. OLED - 1 x 4 érintkező

4. Hőm. Érzékelő - 1 x 3 érintkező

5. lépés: Forrasztja be a női fejléceket

A női fejléc csap előkészítése után forrasztja őket a perforált táblára. A fejrészek forrasztása után ellenőrizze, hogy minden alkatrész tökéletesen illeszkedik -e vagy sem.

Megjegyzés: Javaslom, hogy az áramérzékelőt közvetlenül a táblához forrasztja, ne a női fejrészen keresztül.

Csatlakoztattam a fejlécet, hogy újra felhasználhassam az INA219 -et más projektekhez.

6. lépés: Szerelje fel a hőmérséklet -érzékelőt

Itt a DS18B20 hőmérséklet-érzékelőt használom a TO-92 csomagban. Figyelembe véve az egyszerű cserét, 3 tűs női fejlécet használtam. De közvetlenül forraszthatja az érzékelőt a perforált táblához.

7. lépés: Forrasztja be a csavaros csatlakozókat

Itt a csavaros sorkapcsokat használják a tábla külső csatlakoztatásához. A külső kapcsolatok

1. Forrás (akkumulátor / napelem)

2. Terhelés

3. Tápellátás az Arduino -hoz

A kék csavaros kapocs az Arduino áramellátására szolgál, két zöld csatlakozó pedig a forrás és a terhelés csatlakoztatására.

8. lépés: Készítse el az áramkört

A hüvelyek és a csavaros csatlakozók forrasztása után össze kell kötni a párnákat a fenti ábra szerint.

A kapcsolatok meglehetősen egyenesek

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 4.7K felhúzó ellenálláson keresztül

VCC -> VCC

Végül csatlakoztassa a csavarkapcsokat a vázlat szerint.

Az áramkör elkészítéséhez 24AWG színű vezetékeket használtam. Forrasztja a vezetéket a kapcsolási rajz szerint.

9. lépés: Az akadályok felszerelése

Forrasztás és huzalozás után szerelje fel az elzárókat 4 sarokra. Megfelelő távolságot biztosít a forrasztási kötések és vezetékek számára a talajról.

10. lépés: NYÁK -tervezés

Egy egyedi PCB -t terveztem ehhez a projekthez. A jelenlegi COVID-19 világjárvány miatt nem tudok rendelni erről a PCB-ről. Tehát a PCB -t még nem teszteltem.

A Gerber fájlokat letöltheti a PCBWay webhelyről

Amikor megrendel a PCBWay -től, 10% adományt kapok a PCBWay -től a munkámhoz való hozzájárulás céljából. Kis segítséged arra ösztönözhet, hogy félelmetesebb munkát végezzek a jövőben. Köszönjük az együttműködést.

11. lépés: Erő és energia

Teljesítmény: A teljesítmény a feszültség (volt) és az áram (amper) szorzata

P = VxI

A teljesítmény mértékegysége Watt vagy KW

Energia: Az energia a teljesítmény (watt) és az idő (óra) szorzata

E = Pxt

Az energia mértékegysége wattóra vagy kilowattóra (kWh)

Kapacitás: A kapacitás az áram (Amp) és az idő (óra) szorzata

C = I x t

A kapacitás mértékegysége Amp-Hour

A teljesítmény és az energia felügyeletéhez a logikát a szoftver implementálja, és a paramétereket egy 0,96 hüvelykes OLED kijelző mutatja.

Képhitel: imgoat

12. lépés: Szoftver és könyvtárak

Először töltse le az alábbi csatolt kódot. Ezután töltse le és telepítse az alábbi könyvtárakat.

1. Adafruit INA219 Könyvtár

2. Adafruit SSD1306 könyvtár

3. DallasHőmérséklet

Az összes könyvtár telepítése után állítsa be a megfelelő táblát és a COM portot, majd töltse fel a kódot.

13. lépés: Végső tesztelés

A kártya teszteléséhez 12V -os akkumulátort csatlakoztattam forrásként és 3W -os LED -et terhelésként.

Az akkumulátor az Arduino alatti csavaros csatlakozóhoz, a LED pedig az INA219 alatti csavaros csatlakozóhoz van csatlakoztatva. A LiPo akkumulátor a kék csavaros csatlakozóhoz van csatlakoztatva, majd a csúszó kapcsolóval kapcsolja be az áramkört.

Láthatja az összes paramétert az OLED képernyőn.

Az első oszlop paraméterei a következők

1. Feszültség

2. Aktuális

3. Teljesítmény

A második oszlop paraméterei a következők

1. Energia

2. Kapacitás

3. Hőmérséklet

A pontosság ellenőrzéséhez multiméteremet és egy tesztelőmet használtam a fentiek szerint. A pontosság közel áll hozzájuk. Nagyon elégedett vagyok ezzel a zsebméretű kütyüvel.

Köszönöm, hogy elolvasta az Instructable -t. Ha tetszik a projektem, ne felejtse el megosztani. Észrevételeket és visszajelzéseket mindig szívesen fogadunk.