DIY Arduino multifunktsionaalne energiaarvesti V1.0: 13 sammu (piltidega)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-13 06:57

Selles juhendis näitan teile, kuidas teha Arduino -põhist multifunktsionaalset energiamõõturit. See väike arvesti on väga kasulik seade, mis kuvab olulist teavet elektriliste parameetrite kohta. Seade suudab mõõta 6 kasulikku elektrilist parameetrit: pinge, vool, võimsus, energia, võimsus ja temperatuur. See seade sobib ainult alalisvoolu koormustele, näiteks päikeseenergia PV süsteemidele. Seda mõõturit saate kasutada ka aku mahtuvuse mõõtmiseks.

Mõõtur võib mõõta pingevahemikku 0–26 V ja maksimaalset voolu 3,2 A.

Tarvikud

Kasutatud komponendid:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo aku (Amazon)

6. Kruviklemmid (Amazon)

7. Naiste / meeste päised (Amazon)

8. Perforeeritud plaat (Amazon)

9. 24 AWG traat (Amazon)

10. Slaidilüliti (Amazon)

Kasutatud tööriistad ja instrumendid:

1. Jootekolb (Amazon)

2. Traadi eemaldaja (Amazon)

3. Multimeeter (Amazon)

4. Elektritestija (Amazon)

Samm: kuidas see toimib?

Energiaarvesti süda on Arduino Pro Micro plaat. Arduino tunneb voolu ja pinget INA219 vooluanduri abil ning temperatuuri tunneb temperatuuriandur DS18B20. Selle pinge ja voolu järgi teeb Arduino võimsuse ja energia arvutamiseks matemaatika.

Kogu skeem on jagatud 4 rühma

1. Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro jaoks vajalikku energiat tarnitakse LiPo/ Li-Ion aku kaudu liuglüliti kaudu.

2. Vooluandur

Vooluandur INA219 on ühendatud Arduino plaadiga I2C kommunikatsioonirežiimis (SDA ja SCL pin).

3. OLED -ekraan

Sarnaselt praeguse anduriga on OLED -ekraan ühendatud I2C kommunikatsioonirežiimis ka Arduino plaadiga. Mõlema seadme aadress on aga erinev.

4. Temperatuuri andur

Siin olen kasutanud temperatuuriandurit DS18B20. See kasutab Arduinoga suhtlemiseks ühe juhtmega protokolli.

2. samm: leivaplaadi testimine

Esiteks teeme vooluringi leivaplaadil. Jooteta leivaplaadi peamine eelis on see, et see on jooteta. Nii saate disaini lihtsalt muuta, lihtsalt eemaldades komponendid ja juhtmed vastavalt vajadusele.

Pärast leivaplaadi testimist tegin vooluringi perforeeritud plaadil

Samm: valmistage ette Arduino plaat

Arduino Pro Micro on saadaval ilma päiste tihvti jootmata. Nii et peate esmalt jootma päised Arduino sisse.

Sisestage oma isased päised pikkade külgedega allapoole leivalauale. Nüüd, kui päised on paigaldatud, saate Arduino plaadi hõlpsalt päise tihvti kohale asetada. Seejärel jootke kõik tihvtid Arduino plaadile.

Samm: valmistage päised ette

Arduino, OLED -ekraani, vooluanduri ja temperatuurianduri paigaldamiseks vajate mõnda naissoost sirgete päiste tihvti. Sirgete päiste ostmisel lähevad need komponentide kasutamiseks liiga pikaks. Niisiis, peate need sobiva pikkusega kärpima. Selle lõikamiseks kasutasin nipstit.

Siin on päiste üksikasjad

1. Arduino Board - 2 x 12 tihvti

2. INA219 - 1 x 6 tihvti

3. OLED - 1 x 4 tihvti

4. Temp. Andur - 1 x 3 kontakti

Samm: jootke naissoost päised

Pärast naissoost päiste tihvti ettevalmistamist jootke need perforeeritud plaadile. Pärast päise tihvtide jootmist kontrollige, kas kõik komponendid sobivad ideaalselt või mitte.

Märkus. Soovitan vooluandurit joota otse plaadile, mitte emase päise kaudu.

Olen ühendanud päise tihvti INA219 taaskasutamiseks teiste projektide jaoks.

Samm: paigaldage temperatuuriandur

Siin kasutan TO-92 pakendis olevat DS18B20 temperatuuriandurit. Arvestades lihtsat asendamist, olen kasutanud 3 -pin naissoost päist. Kuid võite joota anduri otse perforeeritud plaadile.

Samm: jootke kruviklemmid

Siin kasutatakse kruviklemmi plaadi välisühenduseks. Välised ühendused on

1. Allikas (aku / päikesepaneel)

2. Koormus

3. Arduino toide

Sinist kruviklemmi kasutatakse Arduino toiteallikaks ning kahte rohelist klemmi kasutatakse allika ja koormuse ühendamiseks.

Samm 8: Tehke ahel

Pärast naissoost päiste ja kruviklemmide jootmist peate padjad ühendama vastavalt ülaltoodud skemaatilisele skeemile.

Ühendused on üsna sirged

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 läbi 4,7K tõmbetakistuse

VCC -> VCC

Lõpuks ühendage kruviklemmid vastavalt skeemile.

Ahela tegemiseks olen kasutanud 24AWG värvilisi juhtmeid. Jootke traat vastavalt skeemile.

9. samm: vaheseinte paigaldamine

Pärast jootmist ja juhtmestikku paigaldage eraldusjooned 4 nurka. See tagab jootekohtadele ja juhtmetele maapinnast piisava vahemaa.

10. samm: trükkplaatide kujundamine

Olen selle projekti jaoks välja töötanud kohandatud trükkplaadi. Praeguse COVID-19 pandeemia tõttu ei saa ma seda PCB-d tellida. Nii et ma pole veel PCB -d testinud.

Gerberi failid saate alla laadida saidilt PCBWay

Kui esitate tellimuse saidilt PCBWay, saan PCBWaylt 10% annetuse, et anda oma panus minu töösse. Teie väike abi võib julgustada mind tulevikus veelgi vingemat tööd tegema. Täname koostöö eest.

Samm 11: Võimsus ja energia

Võimsus: võimsus on pinge (volt) ja voolu (võimendi) tulemus

P = VxI

Võimsusühik on vatt või kW

Energia: energia on võimsuse (vatt) ja aja (tund) tulemus

E = Pxt

Energiaühik on vatt- või kilovatt -tund (kWh)

Mahutavus: mahutavus on voolu (võimendi) ja aja (tund) tulemus

C = I x t

Mahutavuse ühik on Amp-Hour

Loogika kohal oleva võimsuse ja energia jälgimiseks rakendatakse tarkvara ja parameetrid kuvatakse 0,96-tollise OLED-ekraaniga.

Pildikrediit: imgoat

12. samm: tarkvara ja teegid

Kõigepealt laadige alla lisatud kood. Seejärel laadige alla järgmised teegid ja installige need.

1. Adafruit INA219 raamatukogu

2. Adafruit SSD1306 raamatukogu

3. DallasTemperatuur

Pärast kõigi teekide installimist seadistage õige tahvel ja COM -port, seejärel laadige kood üles.

13. etapp: lõplik testimine

Tahvli testimiseks olen allikaks ühendanud 12V aku ja koormuseks 3W LED -i.

Aku on ühendatud kruviklemmiga Arduino all ja LED on ühendatud kruviklemmiga INA219 all. LiPo aku on ühendatud sinise kruviklemmiga ja seejärel lülitage lüliti abil ahel sisse.

Kõik parameetrid kuvatakse OLED -ekraanil.

Esimese veeru parameetrid on

1. Pinge

2. Praegune

3. Võimsus

Teise veeru parameetrid on

1. Energia

2. Mahutavus

3. Temperatuur

Täpsuse kontrollimiseks kasutasin oma multimeetrit ja testrit, nagu eespool näidatud. Täpsus on neile lähedal. Olen selle taskusuuruse vidinaga tõesti rahul.

Täname, et lugesite minu juhendit. Kui teile minu projekt meeldib, ärge unustage seda jagada. Kommentaarid ja tagasiside on alati teretulnud.