Pajisja Matëse Elektrike e Kostos së Energjisë Arduino: 13 hapa (me fotografi)

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

A paguani shumë për faturat e energjisë elektrike?

Dëshironi të dini sa energji elektrike konsumon kazani ose ngrohësi juaj?

Bëni njehsorin tuaj elektrik me kosto portative të energjisë!

Shikoni se si e gjeta përdorimin e kësaj pajisjeje.

Hapi 1: Përgatitja. Mjetet Vidhat dhe materialet e konsumit

Ju duhen disa gjëra për ta bërë këtë projekt.

• Kompjuter në shtëpi me XOD IDE të instaluar.
• Printer 3D.

Mjetet:

• Prerës.
• Kaçavidë.
• Pincë.
• Mjetet e saldimit.
• Skedar gjilpërë.

Materialet e konsumit:

• Letër zmerile.
• Tkurret tubat.
• 14 tela AWG ose më pak për qark 220V.
• Tela 24 ose 26 AWG për qark logjik 5V.

Vida:

• Vidë M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20mm gjatësi.
• Vidë M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10mm gjatësi.
• Vidë M2 / M2.5 (DIN7981 ose tjetër).
• Arrë gjashtëkëndore M3 (DIN 934/ DIN 985).

Hapi 2: Përgatitja. Elektronikë

Për të krijuar pajisjen keni nevojë për disa përbërës elektronikë. Le të kuptojmë se cilat prej tyre.

Para së gjithash, keni nevojë për një sensor të rrymës AC.

Pajisja mund të funksionojë me një rrymë të lartë, kështu që sensori duhet të jetë i përshtatshëm. Në internet, gjeta një sensor ACS712 të prodhuar nga Allegro.

Gama 1 x 20A Sensori aktual ACS712 Moduli ~ 9 $;

Ky sensor është analog dhe mat rrymën duke përdorur efektin Hall. Përdor një tel për të transmetuar vlerën e matur. Mund të mos jetë shumë e saktë, por mendoj se është e mjaftueshme për një pajisje të tillë. Sensori ACS712 mund të jetë i tre llojeve me kufij të ndryshëm maksimalë të matjes:

• ACS712ELCTR-05B (5 amper max);
• ACS712ELCTR-20A (20 amper max);
• ACS712ELCTR-30A (30 amper max)

Ju mund të zgjidhni versionin që ju nevojitet. Unë përdor versionin 20 amp. Unë nuk mendoj se rryma në prizat e mia e tejkalon këtë vlerë.

Keni nevojë për një kontrollues, për të lexuar të dhënat e sensorit dhe për të kryer të gjitha llogaritjet e tjera.

Sigurisht, unë zgjodha Arduino. Unë mendoj se nuk ka asgjë më të përshtatshme për projekte të tilla DIY. Detyra ime nuk është e vështirë, kështu që nuk kam nevojë për një dërrasë të zbukuruar. Bleva Arduino Micro.

1 x Arduino Micro $ 20 $;

Arduino mundësohet nga tension DC deri në 12V ndërsa unë do të matja tensionin AC 220V. Për më tepër, sensori ACS duhet të mundësohet nga një saktësi prej 5 volt. Për të zgjidhur problemin, bleva konvertorin AC në DC nga 220 në 5 volt.

1 x Furnizim me modul energjie AC në DC Input: AC86-265V Output: 5V 1A ~ 7 $;

Unë e përdor këtë konvertues për të fuqizuar Arduino dhe sensor.

Për të vizualizuar matjet e mia, unë shfaq shumën e parave të shpenzuara në një ekran. Unë përdor këtë ekran LCD me karakter 8x2.

1 x 0802 LCD 8x2 Karakteri i Modulit të Ekranit LCD 5V ~ 9 $;

Ky është i vogël, i pajtueshëm me ekranin Arduino. Ai përdor autobusin e të dhënave për të komunikuar me kontrolluesin. Gjithashtu, ky ekran ka një dritë prapa e cila mund të jetë me ngjyra të ndryshme. Mora atë portokalli.

Hapi 3: Përgatitja. Zinxhirë

Pajisja duhet të ketë prizën dhe prizën e vet të energjisë.

Quiteshtë mjaft sfiduese të krijosh një lidhje spiun cilësore dhe të besueshme në shtëpi. Gjithashtu, doja që pajisja të ishte e lëvizshme dhe kompakte pa asnjë kabllo dhe tela.

Vendosa të blija disa priza universale dhe priza në dyqanin e pajisjeve për t'i çmontuar ato për të përdorur çdo pjesë të tyre. Lidhësit që kam blerë janë të tipit F ose siç quhen Shuko. Kjo lidhje përdoret në të gjithë Bashkimin Evropian. Ekzistojnë lloje të ndryshme lidhësish, për shembull, llojet A ose B janë pak më të vegjël se F dhe përdoren në Amerikën Veriore. Dimensionet e brendshme të prizave dhe dimensionet e jashtme të prizave janë të standardizuara për të gjithë lidhësit e llojit.

Për më shumë informacion, mund të lexoni në lidhje me llojet e ndryshme të prizave këtu.

Duke çmontuar disa baza, zbulova se pjesët e tyre të brendshme mund të hiqen lehtësisht. Këto pjesë kanë pothuajse të njëjtat dimensione mekanike. Vendosa t'i përdor ato.

Pra, për të krijuar pajisjen tuaj ju nevojiten:

• Zgjidhni llojin e lidhjes;
• Gjeni priza dhe priza që mund t'i përdorni dhe që mund të çmontohen lehtë;
• Hiqni pjesët e tyre të brendshme.

Kam përdorur këtë prizë:

1 x Prizë Femër e Tokëzuar 16A 250V ~ 1 $;

Dhe ky prizë:

1 x Prizë Mashkull 16A 250V ~ 0, 50 $;

Hapi 4: Përgatitja. Shtypje 3D

I printova pjesët e trupit të pajisjes në një printer 3D. Kam përdorur plastikë ABS me ngjyra të ndryshme.

Këtu është lista e pjesëve:

• Trupi kryesor (vjollcë) - 1 copë;
• Kopertina e pasme (e verdhë) - 1 copë;
• Rast i prizës (rozë) - 1 copë;
• Kasa e prizës (e kuqe) - 1 copë;

Trupi kryesor ka vrima për filetim për të lidhur sensorin aktual dhe kapakun e pasmë.

Mbulesa e pasme ka vrima për filetim për të fiksuar konvertorin AC-DC dhe një nyje të përshtatshme për kapjen e Arduino Micro.

Të gjitha pjesët kanë vrima për vida M3 për të rregulluar ekranin, prizat dhe kutitë e prizës.

Kushtojini vëmendje pjesëve të kutisë së prizës dhe prizës.

Sipërfaqet e brendshme të këtyre pjesëve janë para-modeluar posaçërisht për lidhësit e mi. Për ata lidhës të çmontuar nga hapi i mëparshëm.

Kështu, nëse doni të bëni pajisjen tuaj dhe lidhësit tuaj të prizës dhe prizës ndryshojnë nga imi, duhet të rregulloni ose modifikoni modelet 3D të kutisë së prizës dhe kutisë së prizës.

Modelet STL janë në shtojcë. Nëse është e nevojshme, unë mund të bashkëngjit modelet burimore CAD.

Hapi 5: Montimi. Rast i folesë

Lista e materialeve:

1. Rast i prizës i printuar 3D - 1 copë;
2. Fole - 1 copë;
3. Tela të tensionit të lartë (14 AWG ose më pak).

Procesi i montimit:

Shikoni skicën. Imazhi do t'ju ndihmojë me montimin.

• Përgatitni prizën (poz. 2). Foleja duhet të futet fort në kuti deri në parvazin e ndalimit. Nëse është e nevojshme, përpunoni konturin e prizës me një letër zmerile ose skedë gjilpërë.
• Lidhni telat e tensionit të lartë në prizë. Përdorni blloqe terminale ose bashkim.
• Futeni prizën (poz. 2) në kasë (poz. 1).

Opsionale:

Fiksoni prizën në kuti me një vidë përmes platformës në kasë

Hapi 6: Montimi. Trupi Kryesor

Lista e materialeve:

1. Trupi kryesor i printuar 3D - 1 copë;
2. Rast i montuar i folesë - 1 copë;
3. Sensori aktual ACS 712 - 1 copë;
4. Ekran LCD 8x2 - 1 copë;
5. Vidë M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20mm gjatësi- 4 copë.
6. Vidë M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10mm gjatësi- 4 copë.
7. Vidë M2 / M2.5 (DIN7981 ose tjetër) - 2 copë.
8. Arrë gjashtëkëndore M3 (DIN 934/ DIN 985) - 8 copë.
9. 24 ose 26 tela AWG.
10. Tela të tensionit të lartë (14 AWG ose më pak).

Procesi i montimit:

Shikoni skicën. Imazhi do t'ju ndihmojë me montimin.

• Përgatitni vrimën e madhe në trupin kryesor (poz. 1). Rasti i montuar i prizës duhet të futet fort në të. Nëse është e nevojshme, përpunoni konturin e vrimës me një letër zmerile ose skedë gjilpërë.
• Futeni kutinë e prizës (poz. 2) në trupin kryesor (poz. 1) dhe fiksojeni atë duke përdorur vida (poz. 6) dhe arra (poz. 8).
• Lidhni telat e tensionit të lartë me sensorin aktual (poz. 3). Përdorni blloqe terminale.
• Mbërtheni sensorin aktual (poz. 3) me trupin kryesor (poz. 1) duke përdorur vida (poz. 7).
• Lidhni ose lidhni telat me ekranin (poz. 4) dhe me sensorin aktual (poz. 3)
• Mbërthejeni ekranin (poz. 4) me trupin kryesor (poz. 1) duke përdorur vida (poz. 5) dhe arra (poz. 8).

Hapi 7: Montimi. Rasti i prizës

Lista e materialeve:

1. Rast i prizës i printuar 3D - 1 copë;
2. Prizë - 1 copë;
3. Tela të tensionit të lartë (14 AWG ose më pak).

Procesi i montimit:

Shikoni skicën. Imazhi do t'ju ndihmojë me montimin.

• Përgatitni spinën (poz. 2). Spina duhet të futet fort në kasë deri në ndalim. Nëse është e nevojshme, përpunoni konturin e prizës me një letër zmerile ose skedë gjilpërë.
• Lidhni telat e tensionit të lartë në prizë (poz. 2). Përdorni blloqe terminale ose bashkim.
• Futeni spinën (poz. 2) në kasë (poz. 1).

Opsionale:

Fiksoni prizën në kuti me një vidë. Vendi për të vidhosur tregohet në skicë

Hapi 8: Montimi. Mbulesa e pasme

Lista e materialeve:

1. Kopertina e pasme e printuar 3D - 1 copë;
2. Këllëf i mbledhur - 1 copë;
3. Konvertuesi i tensionit AC -DC - 1 copë;
4. Arduino Micro - 1 copë;
5. Vidë M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10mm gjatësi- 4 copë.
6. Vidë M2 / M2.5 (DIN7981 ose tjetër) - 4 copë.
7. Arrë gjashtëkëndore M3 (DIN 934/ DIN 985) - 4 copë.

Procesi i montimit:

Shikoni skicën. Imazhi do t'ju ndihmojë me montimin.

• Përgatitni vrimën e madhe në kapakun e pasmë (poz. 1). Rasti i montuar i prizës (poz. 2) duhet të futet fort në të. Nëse është e nevojshme, përpunoni konturin e vrimës me një letër zmerile ose skedë gjilpërë.
• Futeni kutinë e prizës (poz. 2) në kapakun e pasmë (poz. 1) dhe fiksojeni duke përdorur vida (poz. 5) dhe arra (poz. 7).
• Bashkangjiteni Arduino-n (poz. 4) në kapakun e pasmë (poz. 1) duke përdorur lidhjen snap-fit.
• Mbërtheni konvertuesin e tensionit AC-DC (poz. 3) në kapakun e pasmë (poz. 1) duke përdorur vida (poz. 6).

Hapi 9: Montimi. Bashkim

Lista e materialeve:

1. Tela të tensionit të lartë (14 AWG ose më pak).
2. 24 ose 26 tela AWG.

Montimi:

Lidhni të gjithë përbërësit së bashku siç tregohet në skicë.

Telat e tensionit të lartë nga priza ngjiten në konvertorin AC-DC dhe në kabllot nga priza.

ACS712 është një sensor aktual analog, dhe mundësohet nga 5V. Mund ta ndizni sensorin nga Arduino ose nga konvertuesi AC-DC direkt.

• Vcc pin - 5V Arduino pin / 5V AC -DC pin;
• GND - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• OUT - kunja analoge A0 Arduino;

Ekrani LCD i Karakterit LCD 8x2 mundësohet nga 3.3-5V dhe ka autobusin e tij të të dhënave. Ekrani mund të komunikojë në një mënyrë 8-bit (DB0-DB7) ose 4-bit (DB4-DB7). Kam përdorur një 4-bit. Mund ta ndizni ekranin nga Arduino ose nga konvertuesi AC-DC.

• Vcc pin - 5V Arduino pin / 5V AC -DC pin;
• GND - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• Vo - pin GND Arduino / kunj GND AC -DC;
• R / W - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• RS - digjitale 12 pin Arduino;
• E - dixhitale 11 pin Arduino;
• DB4 - pin 5 dixhital Arduino;
• DB5 - pin 4 Arduino dixhital;
• DB6 - pin 3 Arduino dixhital;
• DB7 - pin 2 Arduino dixhital;

Njoftim:

Mos harroni të izoloni të gjithë telat e tensionit të lartë me tuba tkurrës! Gjithashtu, izoloni kontaktet e lidhura me tension të lartë në konvertuesin e tensionit AC-DC. Gjithashtu, izoloni kontaktet e lidhura me tension të lartë në konvertuesin e tensionit AC-DC.

Kini kujdes me 220V. Tensioni i lartë mund t’ju vrasë!

Mos prekni asnjë përbërës elektronik kur pajisja është e lidhur me rrjetin elektrik.

Mos e lidhni Arduino me një kompjuter kur pajisja është e lidhur me rrjetin e energjisë elektrike.

Hapi 10: Montimi. Përfundo

Lista e materialeve:

1. Trupi kryesor i mbledhur - 1 copë;
2. Mbulesa e pasme e mbledhur - 1 copë;
3. Vidë M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10mm gjatësi - 4 copë.

Procesi i montimit:

Shikoni skicën. Imazhi do t'ju ndihmojë me montimin.

• Pasi të keni mbaruar bashkimin, vendosni të gjitha telat në mënyrë të sigurt në trupin kryesor (poz. 1).
• Sigurohuni që nuk ka kontakte të hapura askund. Telat nuk duhet të ndërpriten dhe vendet e tyre të hapura nuk duhet të prekin trupin plastik.
• Mbërtheni kapakun e pasmë (poz. 2) në trupin kryesor (poz. 1) duke përdorur vida (poz. 3).

Hapi 11: XOD

Për të programuar kontrolluesit Arduino, unë përdor mjedisin e programimit vizual XOD. Nëse jeni i ri në inxhinierinë elektrike ose ndoshta thjesht ju pëlqen të shkruani programe të thjeshta për kontrolluesit Arduino si unë, provoni XOD. Instrumentshtë instrumenti ideal për prototipimin e pajisjeve të shpejta.

Në XOD mund të krijoni programe direkt në dritaren e shfletuesit. Personalisht, preferoj versionin e desktopit.

Për pajisjen time ECEM, krijova bibliotekën gababepople/metër elektrik në XOD. Kjo bibliotekë përmban të gjitha nyjet që ju nevojiten për të bërë të njëjtin program. Ai gjithashtu përfshin shembullin e programit të përgatitur. Pra, sigurohuni që ta shtoni atë në hapësirën tuaj të punës XOD.

Procesi:

• Instaloni programin XOD IDE në kompjuterin tuaj.
• Shtoni bibliotekën gababepople/metër elektrik në hapësirën e punës.
• Krijoni një projekt të ri dhe e quani smth.

Tjetra, unë do të përshkruaj se si ta programoj këtë pajisje në XOD.

Unë bashkangjita gjithashtu pamjen e ekranit me versionin e zgjeruar të programit në hapin e fundit udhëzues.

Hapi 12: Programimi

Këtu janë nyjet që ju nevojiten:

Nyja e sensorit acs712-20a-ac-aktuale

Kjo është nyja e parë që vendoset në arnim. Përdoret për të matur rrymën momentale. Në këtë bibliotekë, ka 3 lloje të ndryshme nyjesh. Ato ndryshojnë në llojin e kapakut të matjes së amperazhit. Zgjidhni atë që korrespondon me llojin tuaj të sensorit. Vendos nyjen e sensorit acs712-20a-ac-aktuale. Kjo nyje nxjerr një vlerë të intensitetit aktual në amper.

Në kunjin PORT të kësaj nyje, unë duhet të vendos vlerën e kunjit Arduino Micro në të cilin kam lidhur sensorin tim aktual. Unë bashkova pinin e sinjalit të sensorit në kunjin A0 Arduino, kështu që i vendosa vlerën A0 kunjit PORT.

Vlera në kunjin UPD duhet të vendoset në Vazhdimisht, për të matur intensitetin aktual vazhdimisht pas ndezjes së pajisjes. Gjithashtu për matjen e AC, më duhet të specifikoj frekuencën. Në rrjetin tim të energjisë elektrike, frekuenca AC është e barabartë me 50 Hz. I vendos vlerën 50 pinit të frekuencës FRQ.

Nyja e shumëzimit

Llogarit fuqinë elektrike. Fuqia elektrike është produkt i shumëzimit të rrymës në tension.

Vendosni nyjen e shumëzimit dhe lidhni një nga kunjat e saj me nyjen e sensorit dhe vendosni vlerën e tensionit AC në kunjin e dytë. Unë vendos vlerën 230. I referohet tensionit në rrjetin tim të energjisë elektrike.

Nyja integruese-dt

Me dy nyje të mëparshme, rryma dhe fuqia e pajisjes mund të maten menjëherë. Por, ju duhet të llogaritni sesi ndryshon konsumi i energjisë me kalimin e kohës. Për këtë, ju mund të integroni vlerën e fuqisë së menjëhershme duke përdorur nyjen integruese-dt. Kjo nyje do të grumbullojë vlerën aktuale të fuqisë.

Kodi UPD shkakton një azhurnim të vlerës së grumbulluar, ndërsa kunja RST e rivendos vlerën e akumuluar në zero.

Nyja e parave

Pas integrimit, në daljen e nyjës integruese-dt, ju merrni konsumin e energjisë elektrike në vat për sekondë. Për ta bërë më të përshtatshëm numërimin e parave të shpenzuara vendosni nyjen e parave në arnim. Kjo nyje shndërron konsumin e energjisë nga vat në sekondë në kilovat në orë dhe shumëfishon vlerën e grumbulluar me koston e një kilovat në orë.

Vendosni çmimin e një kilovat në orë në kunjin e PRC.

Me nyjen e parave, vlera e akumuluar e konsumit të energjisë elektrike konvertohet në shumën e parave të shpenzuara. Kjo nyje e nxjerr atë në dollarë.

E tëra çfarë ju mbetet është të shfaqni këtë vlerë në ekranin e ekranit.

Nyja e tekstit-LCD-8x2

Kam përdorur ekran LCD me 2 rreshta katër 8 karaktere. Vendosa nyjen text-lcd-8x2 për këtë ekran dhe vendosa të gjitha vlerat e pin pinit. Kunjat e këtij porti korrespondojnë me mikro portet Arduino, ekranit në të cilin është bashkuar.

Në rreshtin e parë të ekranit, në kunjin L1, shkrova vargun "Total:".

Unë e lidha kunjin dalës të nyjës së parave me kunjin L2, për të treguar sasinë e parave në rreshtin e dytë të ekranit.

Furça është gati.

Shtypni Deploy, zgjidhni llojin e bordit dhe ngarkojeni atë në pajisje.

Hapi 13: Program i zgjeruar

Ju mund ta zgjeroni vetë programin nga hapi i mëparshëm. Për shembull, shikoni pamjen e bashkangjitur të ekranit.

Si mund të modifikohet arna?

• Lidhni daljen e sensorit acs712-20a-ac-aktuale direkt me nyjen e ekranit për të nxjerrë vlerën momentale të rrymës në ekran pa llogaritje të tjera.
• Lidhni daljen e nyjës së shumëzimit drejtpërdrejt me nyjen e ekranit me fuqinë elektrike të konsumuar që konsumohet tani;
• Lidhni daljen e nyjës së integruar-dt drejtpërdrejt me nyjen e ekranit për të nxjerrë vlerën e akumuluar të konsumit;
• Rivendosni numëruesin duke shtypur një buton. Ideashtë një ide e mirë, por kam harruar të shtoj një vend për një buton në pajisjen time =). Vendosni nyjen e butonit në arnim dhe lidhni pinin e tij PRS me pinin RST të nyjës së integruar-dt.
• Mund të krijoni një pajisje me një ekran që është më i madh se 8x2 dhe të shfaqni të gjithë parametrat në të njëjtën kohë. Nëse do të përdorni ekranin 8x2 si unë, përdorni nyjet konkate, numrin e formatit, pad-me-zero për t'i përshtatur të gjitha vlerat në rreshta.

Bëni pajisjen tuaj dhe zbuloni teknikën më të babëzitur në shtëpi!

Ju mund ta gjeni këtë pajisje shumë të dobishme në familje për të kursyer energji elektrike.

Shihemi se shpejti.