DIY Arduino -monitoimimittari V1.0: 13 vaihetta (kuvilla)

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-13 06:57

Tässä ohjeessa näytän sinulle, miten voit tehdä Arduino -pohjaisen monitoimisen energiamittarin. Tämä pieni mittari on erittäin hyödyllinen laite, joka näyttää tärkeitä tietoja sähköisistä parametreista. Laite voi mitata 6 hyödyllistä sähköistä parametria: jännite, virta, teho, energia, kapasiteetti ja lämpötila. Tämä laite soveltuu vain tasavirtakuormille, kuten aurinkosähköjärjestelmille. Voit käyttää tätä mittaria myös akun kapasiteetin mittaamiseen.

Mittari voi mitata jännitealueen 0 - 26 V ja maksimivirran 3,2 A.

Tarvikkeet

Käytetyt komponentit:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo -akku (Amazon)

6. Ruuviliittimet (Amazon)

7. Nainen / mies otsikot (Amazon)

8. Rei'itetty lauta (Amazon)

9. 24 AWG -lanka (Amazon)

10. Liukukytkin (Amazon)

Käytetyt työkalut ja välineet:

1. juotosrauta (Amazon)

2. Wire Stripper (Amazon)

3. Yleismittari (Amazon)

4. sähkötester (Amazon)

Vaihe 1: Kuinka se toimii?

Energiamittarin sydän on Arduino Pro Micro -levy. Arduino tunnistaa virran ja jännitteen INA219 -virtasensorin avulla ja lämpötilan mittaa lämpötila -anturi DS18B20. Tämän jännitteen ja virran mukaan Arduino laskee tehon ja energian laskutoimitukset.

Koko kaavio on jaettu 4 ryhmään

1. Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro vaatii tarvittavan virran LiPo/ Li-Ion-akusta liukukytkimen kautta.

2. Virta -anturi

Virta -anturi INA219 on kytketty Arduino -korttiin I2C -tiedonsiirtotilassa (SDA- ja SCL -nasta).

3. OLED -näyttö

Nykyisen anturin tapaan OLED -näyttö on myös liitetty Arduino -korttiin I2C -kommunikaatiotilassa. Molempien laitteiden osoite on kuitenkin erilainen.

4. Lämpötila -anturi

Tässä olen käyttänyt DS18B20 -lämpötila -anturia. Se käyttää yksijohtimista protokollaa kommunikoidakseen Arduinon kanssa.

Vaihe 2: Leipälevyn testaus

Ensin teemme piirin leipälevylle. Juotottoman leipälevyn tärkein etu on, että se on juotonta. Näin voit helposti muuttaa muotoilua vain irrottamalla komponentit ja johdot tarpeen mukaan.

Leipälevytestauksen jälkeen tein piirin rei'itetylle levylle

Vaihe 3: Valmistele Arduino Board

Arduino Pro Micro tulee juottamatta otsikkotappia. Joten sinun on juotettava otsikot Arduinoon ensin.

Aseta urosotsikot pitkät sivut alaspäin leipälautaan. Kun otsikot on asennettu, voit pudottaa Arduino -levyn helposti paikalleen otsikkotapin päälle. Juotos sitten kaikki nastat Arduino Boardille.

Vaihe 4: Valmistele otsikot

Arduinon, OLED -näytön, virta -anturin ja lämpötila -anturin asentamiseen tarvitset naaraspuolisia suoria otsikoita. Kun ostat suorat otsikot, ne ovat liian pitkiä komponenttien käyttöä varten. Joten sinun on leikattava ne sopivan pituisiksi. Leikkasin sitä nipillä.

Seuraavassa on tietoja otsikoista:

1. Arduino Board - 2 x 12 nastaa

2. INA219 - 1 x 6 nastaa

3. OLED - 1 x 4 nastaa

4. Lämpötila Anturi - 1 x 3 nastaa

Vaihe 5: Juottaa naarasotsikot

Kun olet valmistanut naaraspuoliset otsatapit, juota ne rei'itetylle levylle. Tarkasta juotosnastan juottamisen jälkeen, sopivatko kaikki osat täydellisesti vai eivät.

Huomautus: Suosittelen juottamaan virta -anturin suoraan levylle naarasliitännän kautta.

Olen yhdistänyt otsikkotapin kautta INA219: n uudelleenkäyttöä muihin projekteihin.

Vaihe 6: Asenna lämpötila -anturi

Tässä käytän DS18B20-lämpötila-anturia TO-92-paketissa. Ottaen huomioon helpon vaihdon, olen käyttänyt 3 -napaista naarasliitintä. Mutta voit juottaa anturin suoraan rei'itetylle levylle.

Vaihe 7: Juotetaan ruuviliittimet

Tässä ruuviliittimiä käytetään ulkoiseen liitäntään levyyn. Ulkoiset liitännät ovat

1. Lähde (akku / aurinkopaneeli)

2. Kuorma

3. Virtalähde Arduinolle

Sinistä ruuviliitintä käytetään Arduinon virransyöttöön ja kahta vihreää liitintä lähde- ja kuormaliitäntään.

Vaihe 8: Tee piiri

Naarasliittimien ja ruuviliittimien juottamisen jälkeen tyynyt on liitettävä yllä olevan kaavion mukaisesti.

Yhteydet ovat melko suoraviivaisia

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 4,7 K: n vetovastuksen kautta

VCC -> VCC

Liitä lopuksi ruuviliittimet kaavion mukaisesti.

Olen käyttänyt 24AWG värillisiä johtoja piirin tekemiseen. Juotosjohto piirikaavion mukaisesti.

Vaihe 9: Väliseinien asennus

Juoton ja johdotuksen jälkeen asenna esteet 4 kulmaan. Se antaa riittävän etäisyyden juotosliitoksille ja johtimille maasta.

Vaihe 10: Piirilevyjen suunnittelu

Olen suunnitellut mukautetun piirilevyn tähän projektiin. Nykyisen COVID-19-pandemian vuoksi en voi tilata tätä PCB: tä. Joten en ole vielä testannut piirilevyä.

Voit ladata Gerber -tiedostot PCBWaysta

Kun teet tilauksen PCBWaysta, saan PCBWaylta 10% lahjoituksen työhöni osallistumiseksi. Pieni apu voi kannustaa minua tekemään mahtavampia töitä tulevaisuudessa. Kiitos yhteistyöstä.

Vaihe 11: Virta ja energia

Teho: Teho on jännitteen (voltti) ja virran (Amp) tulo

P = VxI

Tehoyksikkö on Watt tai KW

Energia: Energia on tehon (wattia) ja ajan (tunti) tulo

E = Pxt

Energian yksikkö on wattitunti tai kilowattitunti (kWh)

Kapasiteetti: Kapasiteetti on virran (A) ja ajan (tunti) tulo

C = I x t

Kapasiteettiyksikkö on Amp-Hour

Ohjelmisto toteuttaa logiikan yläpuolella olevan tehon ja energian valvontaa ja parametrit näytetään 0,96 tuuman OLED-näytössä.

Kuvaluotto: imgoat

Vaihe 12: Ohjelmistot ja kirjastot

Lataa ensin alla oleva koodi. Lataa sitten seuraavat kirjastot ja asenna ne.

1. Adafruit INA219 -kirjasto

2. Adafruitin SSD1306 -kirjasto

3. Dallasin lämpötila

Kun olet asentanut kaikki kirjastot, aseta oikea levy ja COM -portti ja lataa koodi.

Vaihe 13: Lopullinen testaus

Kortin testaamiseksi olen liittänyt 12 V: n akun lähteeksi ja 3 W: n LEDin kuormaksi.

Akku on kytketty Arduinon alapuolella olevaan ruuviliittimeen ja LED on kytketty INA219: n alapuolella olevaan ruuviliittimeen. LiPo -akku on kytketty siniseen ruuviliittimeen ja kytke sitten virtapiiri päälle liukukytkimellä.

Kaikki parametrit näkyvät OLED -näytössä.

Ensimmäisen sarakkeen parametrit ovat

1. Jännite

2. Nykyinen

3. Virta

Toisen sarakkeen parametrit ovat

1. Energia

2. Kapasiteetti

3. Lämpötila

Tarkastaakseni tarkkuuden käytin yleismittariani ja testaajaani, kuten yllä on esitetty. Tarkkuus on lähellä heitä. Olen todella tyytyväinen tähän taskukokoiseen laitteeseen.

Kiitos, että luit Instructable -ohjelman. Jos pidät projektistani, älä unohda jakaa sitä. Kommentit ja palaute ovat aina tervetulleita.