DIY Arduino Multifunction Energy Meter V1.0: 13 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Në këtë Udhëzues, unë do t'ju tregoj se si të bëni një Matës të Energjisë Shumëfunksionale të bazuar në Arduino. Ky Metër i vogël është një pajisje shumë e dobishme që shfaq informacione të rëndësishme mbi parametrat elektrikë. Pajisja mund të masë 6 parametra të dobishëm elektrikë: Tensioni, Rryma, Fuqia, Energjia, Kapaciteti dhe Temperatura. Kjo pajisje është e përshtatshme vetëm për ngarkesa DC, siç janë sistemet diellore PV. Ju gjithashtu mund ta përdorni këtë matës për matjen e kapacitetit të baterisë.

Matësi mund të masë deri në rangun e tensionit nga 0 - 26V dhe një rrymë maksimale prej 3.2A.

Furnizimet

Komponentët e përdorur:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0.96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Bateria Lipo (Amazon)

6. Terminalet e vidhave (Amazon)

7. Tituj Femra / Meshkuj (Amazon)

8. Bordi i shpuar (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Slide Switch (Amazon)

Mjetet dhe Instrumentet e Përdorur:

1. Hekuri i saldimit (Amazon)

2. Zhveshës me tela (Amazon)

3. Multimetër (Amazon)

4. Testues elektrik (Amazon)

Hapi 1: Si funksionon?

Zemra e Matësit të Energjisë është një bord Arduino Pro Micro. Arduino ndjen rrymën dhe tensionin duke përdorur sensorin aktual INA219 dhe temperatura ndihet nga sensori i temperaturës DS18B20. Sipas këtij tensioni dhe rryme, Arduino bën matematikën për llogaritjen e fuqisë dhe energjisë.

Skema e plotë është e ndarë në 4 grupe

1. Arduino Pro Micro

Fuqia e kërkuar për Arduino Pro Micro furnizohet nga një Bateri LiPo/ Li-Ion përmes një ndërprerës rrëshqitës.

2. Sensori aktual

Sensori aktual INA219 është i lidhur me bordin Arduino në mënyrën e komunikimit I2C (kunja SDA dhe SCL).

3. Ekran OLED

Ngjashëm me Sensorin aktual, ekrani OLED është gjithashtu i lidhur me bordin Arduino në mënyrën e komunikimit I2C. Sidoqoftë, adresa për të dy pajisjet është e ndryshme.

4. Sensori i temperaturës

Këtu kam përdorur sensorin e temperaturës DS18B20. Përdor një protokoll me një tel për të komunikuar me Arduino.

Hapi 2: Testimi i tabelës së bukës

Së pari, ne do të bëjmë qarkun në një Breadboard. Avantazhi kryesor i një pjate pa saldim është se është, pa saldim. Kështu, ju lehtë mund ta ndryshoni modelin vetëm duke shkëputur komponentët dhe prizat sipas nevojës.

Pasi bëra testimin e pllakës së bukës, bëra qarkun në një dërrasë të shpuar

Hapi 3: Përgatitni Bordin Arduino

Arduino Pro Micro vjen pa bashkuar kunjin e titujve. Kështu që së pari duhet të bashkoni titujt në Arduino.

Vendosni titujt tuaj meshkuj nga njëra anë në tjetrën në një tabelë buke. Tani, me titujt e instaluar, lehtë mund ta lëshoni bordin Arduino në vend në krye të kunjit të titujve. Pastaj lidhni të gjitha kunjat në Bordin Arduino.

Hapi 4: Përgatitni titujt

Për të montuar ekranin Arduino, OLED, sensorin aktual dhe sensorin e temperaturës, keni nevojë për një kunj të drejtpërdrejtë të femrave. Kur blini titujt e drejtpërdrejtë, ato do të jenë shumë të gjata që komponentët të përdoren. Pra, do t'ju duhet t'i shkurtoni ato në një gjatësi të përshtatshme. Kam përdorur një gyp për ta shkurtuar atë.

Më poshtë janë detajet në lidhje me titujt:

1. Arduino Board - 2 x 12 kunja

2. INA219 - 1 x 6 kunja

3. OLED - 1 x 4 kunja

4. Temp. Sensori - 1 x 3 kunja

Hapi 5: Saldoni titujt femra

Pasi të keni përgatitur kunjat e kokave të grave, ngjitini ato në tabelën e shpuar. Pasi të keni bashkuar kunjat e kokës, kontrolloni nëse të gjithë përbërësit përshtaten në mënyrë të përkryer apo jo.

Shënim: Unë do të rekomandoj lidhjen e sensorit aktual direkt në tabelë në vend të kokës femërore.

Unë jam lidhur përmes pin kokës për ripërdorimin e INA219 për projekte të tjera.

Hapi 6: Montoni Sensorin e Temperaturës

Këtu po përdor sensorin e temperaturës DS18B20 në paketën TO-92. Duke marrë parasysh zëvendësimin e lehtë, unë kam përdorur një kokë femre me 3 kunja. Por ju mund ta lidhni drejtpërdrejt sensorin në tabelën e shpuar.

Hapi 7: Saldoni Terminalet e Vidhave

Këtu terminalet e vidave përdoren për lidhje të jashtme me tabelën. Lidhjet e jashtme janë

1. Burimi (Bateria / Paneli Diellor)

2. Ngarkesa

3. Furnizimi me energji për Arduino

Terminali vidë blu përdoret për furnizimin me energji në Arduino dhe dy terminale jeshilë përdoren për lidhjen e burimit dhe ngarkesës.

Hapi 8: Bëni qarkun

Pas bashkimit të titujve femra dhe terminaleve të vidave, duhet të bashkoni pads sipas diagramit skematik të treguar më sipër.

Lidhjet janë mjaft të drejtpërdrejta

INA219 / OLED -> Arduino

KQV -> KQV

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 përmes një rezistence tërheqëse 4.7K

KQV -> KQV

Më në fund, lidhni terminalet e vidhave sipas skemës.

Unë kam përdorur tela me ngjyrë 24AWG për të bërë qarkun. Lidhni tela sipas diagramit të qarkut.

Hapi 9: Montimi i Ngecjeve

Pas bashkimit dhe instalimeve elektrike, montoni ngërçet në 4 qoshe. Ai do të sigurojë pastrim të mjaftueshëm për nyjet e saldimit dhe telat nga toka.

Hapi 10: Dizajni i PCB

Unë kam hartuar një PCB të personalizuar për këtë projekt. Për shkak të situatës aktuale pandemike COVID-19, nuk jam në gjendje të bëj një porosi për këtë PCB. Kështu që unë ende nuk e kam testuar PCB -në.

Ju mund të shkarkoni skedarët Gerber nga PCBWay

Kur vendosni një porosi nga PCBWay, unë do të marr një dhurim 10% nga PCBWay për një kontribut në punën time. Ndihma juaj e vogël mund të më inkurajojë të bëj punë më të mrekullueshme në të ardhmen. Faleminderit për bashkëpunimin tuaj.

Hapi 11: Fuqia dhe Energjia

Fuqia: Fuqia është produkt i tensionit (volt) dhe rrymës (Amp)

P = VxI

Njësia e fuqisë është Watt ose KW

Energjia: Energjia është produkt i fuqisë (vat) dhe kohës (orë)

E = Pxt

Njësia e energjisë është orë vat ose orë kilovat (kWh)

Kapaciteti: Kapaciteti është produkt i Rrymës (Amp) dhe kohës (Orë)

C = I x t

Njësia e kapacitetit është Amp-Hour

Për të monitoruar fuqinë dhe energjinë logjika e mësipërme zbatohet në softuer dhe parametrat shfaqen në një ekran OLED 0.96-inç.

Kredia e imazhit: imgoat

Hapi 12: Softuerët dhe Bibliotekat

Së pari, shkarkoni kodin e bashkangjitur më poshtë. Pastaj shkarkoni bibliotekat e mëposhtme dhe instalojini ato.

1. Biblioteka Adafruit INA219

2. Biblioteka Adafruit SSD1306

3. Temperatura Dallas

Pasi të keni instaluar të gjitha bibliotekat, vendosni tabelën e duhur dhe portën COM, pastaj ngarkoni kodin.

Hapi 13: Testimi përfundimtar

Për të testuar bordin, unë kam lidhur një bateri 12V si burim dhe një LED 3W si ngarkesë.

Bateria është e lidhur me terminalin e vidave nën Arduino dhe LED është i lidhur me terminalin e vidhave nën INA219. Bateria LiPo është e lidhur me terminalin blu të vidave dhe pastaj ndizni qarkun duke përdorur çelësin rrëshqitës.

Ju mund të shihni të gjithë parametrat që shfaqen në ekranin OLED.

Parametrat në kolonën e parë janë

1. Tensioni

2. Rryma

3. Fuqia

Parametrat në kolonën e dytë janë

1. Energjia

2. Kapaciteti

3. Temperatura

Për të kontrolluar saktësinë kam përdorur multimetrin tim dhe një testues siç tregohet më sipër. Saktësia është afër tyre. Unë jam vërtet i kënaqur me këtë vegël me madhësi xhepi.

Faleminderit që lexuat Instructable tim. Nëse ju pëlqen projekti im, mos harroni ta ndani atë. Komentet dhe reagimet janë gjithmonë të mirëseardhura.