Moduli i matjes së fuqisë DIY për Arduino: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Përshëndetje të gjithëve, shpresoj të jeni mirë! Në këtë udhëzues do t'ju tregoj se si e bëra këtë modul të njehsorit të energjisë/ Vatmetër për përdorim me një bord Arduino. Ky njehsor fuqie mund të llogarisë fuqinë e konsumuar nga dhe Ngarkesa DC. Së bashku me fuqinë, ky modul mund të na japë gjithashtu lexime të sakta të tensionit dhe rrymës. Mund të masë lehtësisht tensione të ulëta (rreth 2V) dhe rryma të ulëta, aq të ulëta sa 50 mA me një gabim jo më shumë se 20mA. Saktësia varet nga zgjedhja e përbërësve bazuar në kërkesat tuaja.

Furnizimet

• IC LM358 dyfishtë OP-AMP
• Baza IC me 8 kunja
• Rezistencë shunt (8.6 miliOhms në rastin tim)
• Rezistentët: 100K, 10K, 2.2K, 1K (1/2watt)
• Kondensatorët: kondensatorë qeramikë 3 * 0.1uF
• Veroboard ose tabelë zero
• Terminalet e vidhave
• Saldim dhe saldim
• Arduino Uno ose ndonjë bord tjetër i pajtueshëm
• Ekran OLED
• Lidhja e telave të shiritit të bukës

Hapi 1: Grumbullimi i përbërësve të kërkuar

Ky projekt përdor komponentë shumë të thjeshtë dhe të lehtë për t'u marrë: ato përfshijnë rezistorë, kondensatorë qeramikë, përforcues operacional dhe një veroboard për prototipim.

Zgjedhja dhe vlera e përbërësve varen nga lloji i aplikimit dhe diapazoni i fuqisë që dëshironi të matni.

Hapi 2: Parimi i Punës

Funksionimi i modulit të energjisë bazohet në dy koncepte të teorisë së qarkut dhe energjisë elektrike bazë: Koncepti i ndarësit të tensionit për matjen e tensionit hyrës dhe Ligji i Ohmit për të llogaritur rrymën që rrjedh nëpër qark. Ne po përdorim një rezistencë shunt për të krijuar një rënie shumë të vogël të tensionit në të. Kjo rënie e tensionit është në proporcion me sasinë e rrymës që rrjedh nëpër shunt. Ky tension i vogël kur amplifikohet nga një përforcues operacional mund të përdoret si një hyrje në një mikrokontrollues i cili mund të programohet për të na dhënë vlerën aktuale. Përforcuesi operacional përdoret si një përforcues jo përmbysës ku fitimi përcaktohet nga vlerat e reagimeve rezistenca R2 dhe R1. Përdorimi i konfigurimit jo përmbysës na lejon të kemi një bazë të përbashkët si referencë matëse. Për këtë, rryma po matet në anën e ulët të qarkut. Për aplikimin tim kam zgjedhur një fitim prej 46 duke përdorur rezistencë 100K dhe 2.2K si rrjet reagimi. Matja e tensionit bëhet duke përdorur një qark ndarës të tensionit i cili ndan tensionin e hyrjes në proporcion me rrjetin e rezistencës së përdorur.

Vlera aktuale nga OP-Amp dhe vlera e tensionit nga rrjeti ndarës mund të futen në dy hyrje analoge të arduino-s, në mënyrë që të llogarisim fuqinë e konsumuar nga një ngarkesë.

Hapi 3: Sillni Pjesët së bashku.

Le të fillojmë ndërtimin e modulit tonë të energjisë duke vendosur pozicionin e terminaleve të vidave për lidhjen hyrëse dhe dalëse. Pas shënimit të pozicioneve të përshtatshme, ne lidhim terminalet e vidhave dhe rezistencën e shuntit në vend.

Hapi 4: Shtimi i Pjesëve për Rrjetin e Ndjesisë së Tensionit

Për të ndjerë tensionin e hyrjes, unë jam duke përdorur një rrjet ndarës të tensionit prej 10K dhe 1K. Unë gjithashtu shtova një kondensator 0.1 uF përgjatë rezistencës 1K për të zbutur tensionet. Rrjeti i sensit të tensionit është ngjitur pranë terminalit hyrës

Hapi 5: Shtimi i Pjesëve për Rrjetin Sense aktuale

Rryma po matet duke llogaritur dhe përforcuar rënien e tensionit në rezistencën e shuntit me një fitim të paracaktuar të vendosur nga rrjeti i rezistencës. Përdoret mënyra e përforcimit jo përmbysës. Desirableshtë e dëshirueshme të mbani gjurmët e saldimit të vogla në mënyrë që të shmangni rënien e padëshiruar të tensionit.

Hapi 6: Përfundimi i lidhjeve të mbetura dhe përfundimi i ndërtimit.

Me lidhjen dhe lidhjen e rrjeteve të tensionit dhe rrymës, është koha për të bashkuar kunjat e kokës mashkullore dhe për të bërë lidhjet e nevojshme të fuqisë dhe daljeve të sinjalit. Moduli do të mundësohet nga tensioni standard i funksionimit prej 5 volt, të cilin mund ta marrim lehtësisht nga një bord arduino. Dy daljet e sensit të tensionit do të lidhen me hyrjet analoge të arduino.

Hapi 7: Lidhja e modulit me Arduino

Me përfundimin e modulit, tani është koha për ta lidhur atë me një Arduino dhe për ta vënë atë në punë. Për të parë vlerat, kam përdorur një ekran OLED i cili përdori protokollin I2C për të komunikuar me arduino. Parametrat e shfaqur në ekran janë Tensioni, Rryma dhe Fuqia.

Hapi 8: Kodi i Projektit dhe Diagrami i Qarkut

Unë kam bashkangjitur diagramin e qarkut dhe kodin e modulit të energjisë në këtë hap (Më parë kisha bashkangjitur skedarin.ino dhe.txt që përmbante kodin, por disa gabime të serverit shkaktuan që kodi të ishte i paarritshëm ose i palexueshëm për përdoruesit, kështu që unë shkrova të gjithë kod në këtë hap. Unë e di se kjo nuk është një mënyrë e mirë për të ndarë kodin:(). Mos ngurroni të modifikoni këtë kod sipas kërkesave tuaja. Shpresoj se ky projekt ishte i dobishëm për ju. Ju lutemi ndani komentet tuaja në komente. Urime!

#përfshi

#përfshi

#përfshi

#përfshi

#përcaktoni ekranin OLED_RESET 4 Adafruit_SSD1306 (OLED_RESET);

noton val = 0;

rryma notuese = 0;

tensioni notues = 0;

fuqia notuese = 0;

void setup () {

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, INPUT);

shfaqje.fillo (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // inicializohet me shtesën I2C 0x3C (për ekranin 128x32). shfaqje ();

vonesa (2000);

// Pastroni tamponin.

display.clearDisplay ();

display.setTextSize (1);

display.setCursor (0, 0);

display.setTextColor (E BARDH);

Serial.filloj (9600); // Për të parë vlerat në monitorin serik

}

lak void () {

// duke marrë mesataren për lexime të qëndrueshme

për (int i = 0; i <20; i ++) {

aktuale = aktuale + analogRead (A0);

tension = tension + analogRead (A1); }

aktuale = (aktuale/20); aktuale = aktuale * 0.0123 * 5.0; // vlera e kalibrimit, që do të ndryshohet sipas përbërësve të përdorur

tension = (tension/20); tension = tension * 0.0508 * 5.0; // vlera e kalibrimit, që do të ndryshohet sipas përbërësve të përdorur

fuqi = tension*rrymë;

// printimi i vlerave në monitorin serik

Serial.print (tension);

Serial.print ("");

Serial.print (aktual);

Serial.print ("");

Serial.println (fuqia);

// printimi i vlerave në ekranin OLED

display.setCursor (0, 0);

display.print ("Tensioni:");

ekran.print (tension);

display.println ("V");

display.setCursor (0, 10);

display.print ("Aktual:");

ekran.print (aktual);

display.println ("A");

display.setCursor (0, 20);

display.print ("Fuqia:");

ekran.print (fuqi);

display.println ("W");

display.display ();

vonesë (500); // shkalla e rifreskimit e vendosur nga vonesa

display.clearDisplay ();

}