Contor de energie multifuncțional DIY Arduino V1.0: 13 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

În acest instructabil, vă voi arăta cum să realizați un contor de energie multifuncțional bazat pe Arduino. Acest mic contor este un dispozitiv foarte util care afișează informații importante despre parametrii electrici. Dispozitivul poate măsura 6 parametri electrici utili: tensiune, curent, putere, energie, capacitate și temperatură. Acest dispozitiv este potrivit numai pentru sarcini de curent continuu, cum ar fi sistemele fotovoltaice solare. De asemenea, puteți utiliza acest contor pentru măsurarea capacității bateriei.

Multimetrul poate măsura până la domeniul de tensiune de la 0 la 26 V și un curent maxim de 3,2 A.

Provizii

Componente utilizate:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. OLED de 0,96 (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Baterie Lipo (Amazon)

6. Terminale cu șurub (Amazon)

7. Anteturi feminin / masculin (Amazon)

8. Placă perforată (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Slide Switch (Amazon)

Instrumente și instrumente utilizate:

1. Fier de lipit (Amazon)

2. Stripper de sârmă (Amazon)

3. Multimetru (Amazon)

4. Tester electric (Amazon)

Pasul 1: Cum funcționează?

Inima contorului de energie este o placa micro Arduino Pro. Arduino detectează curentul și tensiunea utilizând senzorul de curent INA219, iar temperatura este detectată de senzorul de temperatură DS18B20. Conform acestei tensiuni și curenți, Arduino calculează puterea și energia.

Schema întregă este împărțită în 4 grupuri

1. Arduino Pro Micro

Puterea necesară pentru Arduino Pro Micro este furnizată de la o baterie LiPo / Li-Ion printr-un comutator glisant.

2. Senzor de curent

Senzorul de curent INA219 este conectat la placa Arduino în modul de comunicație I2C (pin SDA și SCL).

3. Afișaj OLED

Similar cu senzorul curent, afișajul OLED este conectat și la placa Arduino în modul de comunicare I2C. Cu toate acestea, adresa pentru ambele dispozitive este diferită.

4. Senzor de temperatură

Aici am folosit senzorul de temperatură DS18B20. Folosește un protocol cu un singur fir pentru a comunica cu Arduino.

Pasul 2: Testarea panoului de calcul

În primul rând, vom realiza circuitul pe o pană de pâine. Principalul avantaj al unei plăci fără sudură este că este fără sudură. Astfel, puteți schimba cu ușurință designul doar deconectând componentele și cablurile, după cum aveți nevoie.

După ce am făcut testarea plăcii, am realizat circuitul pe o placă perforată

Pasul 3: Pregătiți placa Arduino

Arduino Pro Micro vine fără lipirea pinului anteturilor. Deci, trebuie să lipiți mai întâi anteturile în Arduino.

Introduceți anteturile de sex masculin cu lungimea în jos într-o placă de măsurare. Acum, cu anteturile instalate, puteți lăsa cu ușurință placa Arduino în poziție deasupra pinului anteturilor. Apoi lipiți toți pinii pe placa Arduino.

Pasul 4: Pregătiți anteturile

Pentru a monta Arduino, afișajul OLED, senzorul de curent și senzorul de temperatură, aveți nevoie de niște știfturi feminine drepte. Când achiziționați anteturile drepte, acestea vor fi prea lungi pentru ca componentele să fie utilizate. Deci, va trebui să le tăiați la o lungime adecvată. Am folosit un nipper pentru a-l tăia.

Următoarele sunt detaliile despre anteturi:

1. Placa Arduino - 2 x 12 pini

2. INA219 - 1 x 6 pini

3. OLED - 1 x 4 pini

4. Temp. Senzor - 1 x 3 pini

Pasul 5: lipiți anteturile feminine

După ce ați pregătit știftul pentru anteturi, lipiți-le pe placa perforată. După lipirea știfturilor antetului, verificați dacă toate componentele se potrivesc perfect sau nu.

Notă: Voi recomanda lipirea senzorului de curent direct pe placa în loc de prin antetul feminin.

M-am conectat prin pinul de antet pentru reutilizarea INA219 pentru alte proiecte.

Pasul 6: Montați senzorul de temperatură

Aici folosesc senzorul de temperatură DS18B20 din pachetul TO-92. Luând în considerare înlocuirea ușoară, am folosit un antet feminin cu 3 pini. Dar puteți lipi direct senzorul pe placa perforată.

Pasul 7: lipiți terminalele cu șurub

Aici terminalele cu șurub sunt utilizate pentru conectarea externă la placă. Conexiunile externe sunt

1. Sursă (baterie / panou solar)

2. Încărcați

3. Sursa de alimentare a Arduino

Terminalul cu șurub albastru este utilizat pentru alimentarea cu energie a Arduino și două terminale verzi sunt utilizate pentru conexiunea sursă și sarcină.

Pasul 8: Faceți circuitul

După lipirea capetelor femele și a bornelor cu șurub, trebuie să uniți plăcuțele conform schemei de mai sus.

Conexiunile sunt destul de simple

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 printr-un rezistor de tracțiune de 4,7K

VCC -> VCC

În cele din urmă, conectați bornele cu șurub conform schemei.

Am folosit fire colorate 24AWG pentru a realiza circuitul. Lipiți firul conform schemei de circuit.

Pasul 9: Montarea distanțelor

După lipire și cablare, montați distanțele la 4 colțuri. Acesta va oferi suficient spațiu pentru îmbinările și firele de lipit de la sol.

Pasul 10: Proiectare PCB

Am proiectat un PCB personalizat pentru acest proiect. Datorită situației actuale de pandemie COVID-19, nu sunt în măsură să plasez o comandă pentru acest PCB. Deci nu am testat încă PCB.

Puteți descărca fișierele Gerber de pe PCBWay

Când plasați o comandă de la PCBWay, voi primi o donație de 10% de la PCBWay pentru o contribuție la munca mea. Micul tău ajutor mă poate încuraja să fac o muncă mai grozavă în viitor. Multumesc pentru cooperare.

Pasul 11: Putere și energie

Putere: Puterea este produsul tensiunii (volt) și curentului (Amp)

P = VxI

Unitatea de putere este Watt sau KW

Energie: Energia este produsul puterii (watt) și al timpului (ora)

E = Pxt

Unitatea de energie este Watt Hour sau Kilowatt Hour (kWh)

Capacitate: Capacitatea este produsul curentului (Amp) și al timpului (Ora)

C = I x t

Unitatea de capacitate este Amp-Hour

Pentru a monitoriza puterea și energia de mai sus, logica este implementată în software și parametrii sunt afișați pe un ecran OLED de 0,96 inci.

Credit de imagine: imgoat

Pasul 12: Software și biblioteci

Mai întâi, descărcați codul atașat mai jos. Apoi descărcați următoarele biblioteci și instalați-le.

1. Biblioteca Adafruit INA219

2. Biblioteca Adafruit SSD1306

3. DallasTemperature

După instalarea tuturor bibliotecilor, setați placa corectă și portul COM, apoi încărcați codul.

Pasul 13: Testarea finală

Pentru a testa placa, am conectat o baterie de 12V ca sursă și un LED de 3W ca încărcare.

Bateria este conectată la terminalul cu șurub de sub Arduino, iar LED-ul este conectat la terminalul cu șurub de sub INA219. Bateria LiPo este conectată la borna cu șurub albastru și apoi porniți circuitul folosind comutatorul glisant.

Puteți vedea toți parametrii afișați pe ecranul OLED.

Parametrii din prima coloană sunt

1. Tensiune

2. Curent

3. Puterea

Parametrii din a doua coloană sunt

1. Energie

2. Capacitate

3. Temperatura

Pentru a verifica acuratețea am folosit multimetrul și un Tester așa cum se arată mai sus. Precizia le este aproape. Sunt foarte mulțumit de acest gadget de buzunar.

Vă mulțumim că ați citit Instructable-ul meu. Dacă vă place proiectul meu, nu uitați să îl împărtășiți. Comentariile și feedback-ul sunt întotdeauna binevenite.