DIY teljesítménymérő modul Arduino számára: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Sziasztok mindenkinek, remélem jól vagytok! Ebben az utasításban megmutatom, hogyan készítettem el ezt a teljesítménymérő/ wattmérő modult egy Arduino kártyával való használatra. Ez a teljesítménymérő kiszámítja a fogyasztást és a DC terhelést. A tápellátás mellett ez a modul pontos feszültség- és áramleolvasást is lehetővé tesz. Könnyen méri az alacsony feszültségeket (körülbelül 2 V) és az alacsony áramokat, akár 50 mA, legfeljebb 20 mA hibával. A pontosság az alkatrészek kiválasztásától függ az Ön igényei szerint.

Kellékek

• IC LM358 kettős OP-AMP
• 8 tűs IC alap
• Shunt ellenállás (8,6 milliOhms az én esetemben)
• Ellenállások: 100K, 10K, 2.2K, 1K (1/2 watt)
• Kondenzátorok: 3 * 0,1uF kerámia kondenzátor
• Veroboard vagy nulla tábla
• Csavaros csatlakozók
• Forrasztópáka és forrasztópáka
• Arduino Uno vagy bármely más kompatibilis tábla
• OLED kijelző
• Kenyérzsinór vezetékek csatlakoztatása

1. lépés: A szükséges összetevők összegyűjtése

Ez a projekt nagyon egyszerű és könnyen beszerezhető alkatrészeket használ: ellenállásokat, kerámia kondenzátorokat, működési erősítőt és egy prototípus -készítő táblát.

Az alkatrészek kiválasztása és értéke az alkalmazás típusától és a mérni kívánt teljesítménytartománytól függ.

2. lépés: A működési elv

A teljesítménymodul működése az áramkörelmélet és az alapvető villamos energia két fogalmán alapul: A feszültségosztó koncepció a bemeneti feszültség mérésére és az Ohm -törvény az áramkörön átfolyó áram kiszámítására. Sönt ellenállást használunk, hogy nagyon kis feszültségcsökkenést hozzunk létre rajta. Ez a feszültségesés arányos a söntön átáramló áram mennyiségével. Ez a kis feszültség, amikor operációs erősítővel felerősítik, bemenetként használható egy mikrokontrollerhez, amely programozható az aktuális érték megadására. Az operációs erősítőt nem invertáló erősítőként használják, ahol az erősítést a visszacsatolás értékei határozzák meg R2 és R1 ellenállás. A nem invertáló konfiguráció használata lehetővé teszi számunkra, hogy közös alapot kapjunk mérési referenciaként. Ehhez az áramot az áramkör alsó oldalán mérik. Alkalmazásomhoz 46 erősítést választottam 100K és 2,2K ellenállás visszacsatolási hálózatként való használatával. A feszültségmérés feszültségosztó áramkör használatával történik, amely a bemeneti feszültséget az alkalmazott ellenálláshálózat arányában osztja fel.

Mind az OP-erősítő áramértéke, mind az osztóhálózat feszültségértéke betáplálható az arduino két analóg bemenetébe, hogy kiszámíthassuk a terhelés által fogyasztott energiát.

3. lépés: Az alkatrészek összehozása

Kezdjük a tápegységünk építését azzal, hogy eldöntjük a bemeneti és kimeneti csatlakozások csavaros csatlakozóinak helyzetét. A megfelelő pozíciók megjelölése után a helyére forrasztjuk a csavarkapcsokat és a söntellenállást.

4. lépés: Alkatrészek hozzáadása a feszültségérzékelő hálózathoz

A bemeneti feszültség érzékeléshez 10K és 1K feszültségosztó hálózatot használok. Az 1K ellenálláson keresztül 0,1 uF kondenzátort is hozzáadtam a feszültségek kiegyenlítéséhez. A feszültségérzékelő hálózat a bemeneti terminál közelében van forrasztva

5. lépés: Alkatrészek hozzáadása a jelenlegi érzékelő hálózathoz

Az áramot a söntellenállás feszültségcsökkenésének kiszámításával és erősítésével mérik, az ellenálláshálózat által előre meghatározott erősítéssel. Nem invertáló erősítési módot használnak. Kívánatos, hogy a forrasztási nyomok kicsiek maradjanak, hogy elkerüljék a nem kívánt feszültségcsökkenést.

6. lépés: A fennmaradó kapcsolatok befejezése és az összeállítás befejezése

A feszültség- és áramérzékelő hálózatok csatlakoztatásával és forrasztásával elérkezett az idő, hogy forraszthassák a hüvelyes csatlakozócsapokat, és létrehozzák a szükséges áram- és jelkimenetek csatlakoztatásait. A modult a szokásos 5 voltos üzemi feszültség táplálja, amelyet könnyen megkaphatunk egy arduino tábláról. A két feszültségérzékelő kimenet az arduino analóg bemenetéhez lesz csatlakoztatva.

7. lépés: A modul csatlakoztatása az Arduino -val

Miután elkészült a modul, végre elérkezett az idő, hogy összekapcsoljuk egy Arduino -val, és elindítsuk. Az értékek megtekintéséhez OLED kijelzőt használtam, amely I2C protokollt használt az arduino -val való kommunikációhoz. A képernyőn megjelenő paraméterek: feszültség, áram és teljesítmény.

8. lépés: Projektkód és kapcsolási rajz

Ebben a lépésben csatoltam a tápmodul kapcsolási rajzát és kódját (Korábban csatoltam a kódot tartalmazó.ino és.txt fájlt, de valamilyen szerverhiba miatt a kód elérhetetlenné vagy olvashatatlanná vált a felhasználók számára, ezért az egészet leírtam kódot ebben a lépésben. Tudom, hogy ez nem jó módja a kód megosztásának:(). Nyugodtan módosítsa ezt a kódot igényei szerint. Remélem, hogy ez a projekt hasznos volt az Ön számára. Kérjük, ossza meg visszajelzését a megjegyzésekben. Üdv!

#befoglalni

#befoglalni

#befoglalni

#befoglalni

#define OLED_RESET 4 Adafruit_SSD1306 kijelző (OLED_RESET);

float val = 0;

úszóáram = 0;

úszó feszültség = 0;

úszó teljesítmény = 0;

void setup () {

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, BEMENET);

display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // inicializálás az I2C addr 0x3C (128x32) kijelzővel.display ();

késleltetés (2000);

// Törölje a puffert.

display.clearDisplay ();

display.setTextSize (1);

display.setCursor (0, 0);

display.setTextColor (FEHÉR);

Sorozat.kezdet (9600); // Az értékek megjelenítése a soros monitoron

}

void loop () {

// átlagot véve a stabil leolvasásokhoz

for (int i = 0; i <20; i ++) {

áram = áram + analóg olvasat (A0);

feszültség = feszültség + analóg olvasás (A1); }

áram = (áram/20); áram = áram * 0,0123 * 5,0; // kalibrálási érték, a használt alkatrészektől függően módosítani kell

feszültség = (feszültség/20); feszültség = feszültség * 0,0508 * 5,0; // kalibrálási érték, a használt alkatrészektől függően módosítható

teljesítmény = feszültség*áram;

// az értékek nyomtatása a soros monitoron

Soros.nyomat (feszültség);

Serial.print ("");

Serial.print (aktuális);

Serial.print ("");

Soros.println (teljesítmény);

// az értékek nyomtatása az OLED kijelzőn

display.setCursor (0, 0);

display.print ("Feszültség:");

kijelző.nyomtatás (feszültség);

display.println ("V");

display.setCursor (0, 10);

display.print ("Aktuális:");

display.print (aktuális);

display.println ("A");

display.setCursor (0, 20);

display.print ("Teljesítmény:");

display.print (teljesítmény);

display.println ("W");

display.display ();

késleltetés (500); // a késleltetés által beállított frissítési gyakoriság

display.clearDisplay ();

}