DIY Arduino večnamenski merilnik energije V1.0: 13 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:08

V tem navodilu vam bom pokazal, kako narediti večnamenski merilnik energije na osnovi Arduina. Ta mali merilnik je zelo uporabna naprava, ki prikazuje pomembne informacije o električnih parametrih. Naprava lahko meri 6 uporabnih električnih parametrov: napetost, tok, moč, energijo, zmogljivost in temperaturo. Ta naprava je primerna samo za enosmerne obremenitve, kot so solarni PV sistemi. Ta merilnik lahko uporabite tudi za merjenje kapacitete baterije.

Merilnik lahko meri do območja napetosti od 0 - 26V in največji tok 3,2A.

Zaloge

Uporabljene komponente:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 -palčni OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo baterija (Amazon)

6. Vijačni terminali (Amazon)

7. Ženske / moške glave (Amazon)

8. perforirana plošča (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Drsno stikalo (Amazon)

Uporabljena orodja in instrumenti:

1. Spajkalnik (Amazon)

2. Odstranjevalec žice (Amazon)

3. Multimeter (Amazon)

4. Električni tester (Amazon)

1. korak: Kako deluje?

Srce merilnika energije je plošča Arduino Pro Micro. Arduino zaznava tok in napetost s senzorjem toka INA219, temperaturo pa zazna temperaturni senzor DS18B20. Glede na to napetost in tok Arduino izračuna matematiko in moč.

Celotna shema je razdeljena v 4 skupine

1. Arduino Pro Micro

Napajanje, potrebno za Arduino Pro Micro, se napaja iz LiPo/ Li-Ion baterije prek drsnega stikala.

2. Senzor toka

Senzor toka INA219 je priključen na ploščo Arduino v komunikacijskem načinu I2C (pin SDA in SCL).

3. Zaslon OLED

Podobno kot trenutni senzor je OLED zaslon v komunikacijskem načinu I2C povezan tudi s ploščo Arduino. Naslov obeh naprav pa je drugačen.

4. Temperaturni senzor

Tu sem uporabil temperaturni senzor DS18B20. Za komunikacijo z Arduinom uporablja enožični protokol.

2. korak: Testiranje ploščic

Najprej bomo naredili vezje na deski. Glavna prednost plošče brez spajkanja je, da ni spajkana. Tako lahko preprosto spremenite zasnovo, tako da po potrebi odklopite komponente in kable.

Po opravljenem preskusu plošče sem naredil vezje na perforirani plošči

3. korak: Pripravite ploščo Arduino

Arduino Pro Micro prihaja brez spajkanja zatiča za glave. Zato morate glave najprej spajkati v Arduino.

Moške glave vstavite z dolgo stranjo navzdol v ploščo. Zdaj, ko so glave nameščene, lahko preprosto spustite ploščo Arduino na vrh zatiča glave. Nato vse nožice spajkajte na ploščo Arduino.

4. korak: Pripravite glave

Če želite namestiti Arduino, OLED zaslon, senzor toka in temperaturni senzor, potrebujete nekaj ženskih zatičev za ravne glave. Ko kupite ravne glave, bodo predolge za uporabo komponent. Zato jih boste morali obrezati na ustrezno dolžino. Za obrezovanje sem uporabil ščipalko.

Spodaj so podrobnosti o naslovih:

1. Arduino plošča - 2 x 12 zatičev

2. INA219 - 1 x 6 zatičev

3. OLED - 1 x 4 zatiči

4. Temp. Senzor - 1 x 3 zatiči

5. korak: Spajkajte ženske glave

Po pripravi zatiča ženskih glav jih spajkajte na perforirano ploščo. Po spajkanju zatičev glave preverite, ali se vse komponente popolnoma prilegajo ali ne.

Opomba: Priporočam, da trenutni senzor spajkate neposredno na ploščo namesto skozi žensko glavo.

Prek glavnega zatiča sem se povezal za ponovno uporabo INA219 za druge projekte.

Korak 6: Namestite temperaturni senzor

Tukaj uporabljam temperaturni senzor DS18B20 v paketu TO-92. Glede na enostavno zamenjavo sem uporabil 3 -polno žensko glavo. Lahko pa neposredno spajkate senzor na perforirano ploščo.

Korak 7: Spajkajte vijačne sponke

Tu se vijačni spoji uporabljajo za zunanjo povezavo s ploščo. Zunanje povezave so

1. Vir (baterija / sončna plošča)

2. Naložite

3. Napajanje Arduina

Modri vijačni priključek se uporablja za napajanje Arduina, dva zelena priključka pa za povezavo z virom in obremenitvijo.

8. korak: Naredite vezje

Po spajkanju ženskih glav in vijačnih sponk morate spojiti blazinice v skladu s shemo, prikazano zgoraj.

Povezave so precej jasne

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 skozi 4,7K vlečni upor

VCC -> VCC

Na koncu priključite vijačne sponke v skladu s shemo.

Za izdelavo vezja sem uporabil barvne žice 24AWG. Spajkajte žico v skladu s shemo vezja.

9. korak: Montiranje stožcev

Po spajkanju in ožičenju namestite stojala na 4 vogale. Spajkalnim spojem in žicam bo zagotovil zadostno razdaljo od tal.

10. korak: Oblikovanje tiskanih vezij

Za ta projekt sem oblikoval tiskano vezje po meri. Zaradi trenutne pandemije COVID-19 ne morem oddati naročila za to PCB. Zato še nisem testiral tiskanega vezja.

Datoteke Gerber lahko prenesete s PCBWay

Ko oddate naročilo pri PCBWay, bom prejel 10% donacijo od PCBWay za prispevek k mojemu delu. Vaša majhna pomoč me bo morda spodbudila, da bom v prihodnje opravljal še bolj super delo. Hvala za sodelovanje.

11. korak: Moč in energija

Moč: Moč je produkt napetosti (volt) in toka (Amp)

P = VxI

Enota moči je Watt ali KW

Energija: Energija je produkt moči (vati) in časa (ura)

E = Pxt

Enota energije je vatna ura ali kilovatna ura (kWh)

Zmogljivost: Zmogljivost je rezultat trenutnega (Amp) in časa (ure)

C = I x t

Enota zmogljivosti je Amp-Hour

Za spremljanje moči in energije je v programski opremi izvedena logika, parametri pa so prikazani na 0,96-palčnem OLED zaslonu.

Zasluga za sliko: imgoat

Korak: Programska oprema in knjižnice

Najprej prenesite spodnjo kodo. Nato prenesite naslednje knjižnice in jih namestite.

1. Knjižnica Adafruit INA219

2. Knjižnica Adafruit SSD1306

3. DallasTemperatura

Ko namestite vse knjižnice, nastavite pravilno ploščo in vrata COM, nato naložite kodo.

13. korak: Končno testiranje

Za preizkus plošče sem priključil 12V baterijo kot vir in 3W LED kot obremenitev.

Baterija je priključena na vijačni priključek pod Arduinom, LED pa na vijačni priključek pod INA219. LiPo baterija je priključena na modri vijačni priključek in nato z drsnim stikalom vklopite vezje.

Na zaslonu OLED si lahko ogledate vse parametre.

Parametri v prvem stolpcu so

1. Napetost

2. Tok

3. Moč

Parametri v drugem stolpcu so

1. Energija

2. Zmogljivost

3. Temperatura

Za natančnost sem uporabil multimeter in tester, kot je prikazano zgoraj. Točnost jim je blizu. S tem žepnim pripomočkom sem res zadovoljen.

Hvala, ker ste prebrali moj Instructable. Če vam je moj projekt všeč, ga ne pozabite deliti. Komentarji in povratne informacije so vedno dobrodošli.