DIY Arduino Multifunction Energy Meter V1.0: 13 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

I denne instruksjonsfilen vil jeg vise deg hvordan du lager en Arduino -basert multifunksjonell energimåler. Denne lille måleren er en veldig nyttig enhet som viser viktig informasjon om elektriske parametere. Enheten kan måle 6 nyttige elektriske parametere: Spenning, strøm, strøm, energi, kapasitet og temperatur. Denne enheten er bare egnet for likestrømslaster som solcelleanlegg. Du kan også bruke denne måleren til måling av batterikapasitet.

Måleren kan måle opp til spenningsområde fra 0 - 26V og en maksimal strøm på 3,2A.

Rekvisita

Komponenter som brukes:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo -batteri (Amazon)

6. Skrueterminaler (Amazon)

7. Kvinner / mannlige overskrifter (Amazon)

8. Perforert brett (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Slide Switch (Amazon)

Verktøy og instrumenter som brukes:

1. Loddejern (Amazon)

2. Wire Stripper (Amazon)

3. Multimeter (Amazon)

4. Elektrisk tester (Amazon)

Trinn 1: Hvordan fungerer det?

Hjertet i Energy Meter er et Arduino Pro Micro -kort. Arduino registrerer strøm og spenning ved å bruke INA219 nåværende sensor og temperaturen registreres av temperatursensoren DS18B20. I henhold til denne spenningen og strømmen gjør Arduino matematikk for å beregne kraft og energi.

Hele skjemaet er delt inn i 4 grupper

1. Arduino Pro Micro

Strømmen som kreves for Arduino Pro Micro leveres fra et LiPo/ Li-Ion-batteri gjennom en glidebryter.

2. Strømføler

Strømssensoren INA219 er koblet til Arduino -kortet i I2C kommunikasjonsmodus (SDA og SCL -pin).

3. OLED -skjerm

I likhet med den nåværende sensoren, er OLED -skjermen også koblet til Arduino -kortet i I2C -kommunikasjonsmodus. Adressen for begge enhetene er imidlertid annerledes.

4. Temperatursensor

Her har jeg brukt DS18B20 temperatursensor. Den bruker en en-leders protokoll for å kommunisere med Arduino.

Trinn 2: Testing av brødbrett

Først skal vi lage kretsen på et brødbrett. Den største fordelen med et loddfritt brødbrett er at det er loddetfritt. Dermed kan du enkelt endre designet bare ved å koble fra komponenter og ledninger som du trenger.

Etter å ha testet brødbrettet, laget jeg kretsen på et perforert brett

Trinn 3: Forbered Arduino Board

Arduino Pro Micro kommer uten lodding av toppnålen. Så du må lodde toppene inn i Arduino først.

Sett de mannlige hodene dine med langsiden ned i et brødbrett. Nå, med overskrifter installert, kan du enkelt slippe Arduino -brettet på plass på toppen av toppnålen. Deretter loddes alle pinnene til Arduino Board.

Trinn 4: Forbered overskriftene

For å montere Arduino, OLED -skjerm, nåværende sensor og temperatursensor, trenger du en kvinnelig straight headers pin. Når du kjøper de rette hodene, vil de være for lange til at komponentene kan brukes. Så du må trimme dem ned til en passende lengde. Jeg brukte en nipper til å trimme den ned.

Følgende er detaljene om overskriftene:

1. Arduino Board - 2 x 12 pins

2. INA219 - 1 x 6 pinner

3. OLED - 1 x 4 pinner

4. Temp. Sensor - 1 x 3 pinner

Trinn 5: Lodd de kvinnelige topptekstene

Etter å ha forberedt den kvinnelige hodestiftet, loddes de til det perforerte brettet. Etter lodding av toppnålene, sjekk om alle komponentene passer perfekt eller ikke.

Merk: Jeg vil anbefale å lodde den nåværende sensoren direkte til brettet i stedet for gjennom den kvinnelige overskriften.

Jeg har koblet meg via toppnålen for å gjenbruke INA219 for andre prosjekter.

Trinn 6: Monter temperatursensoren

Her bruker jeg DS18B20 temperatursensor i TO-92-pakken. Ved å vurdere den enkle erstatningen, har jeg brukt en 3 -pins kvinnelig overskrift. Men du kan lodde sensoren direkte til det perforerte brettet.

Trinn 7: Lodd skrueterminalene

Her brukes skrueterminaler for ekstern tilkobling til kortet. De eksterne tilkoblingene er

1. Kilde (batteri / solcellepanel)

2. Last

3. Strømforsyning til Arduino

Den blå skrueterminalen brukes til strømforsyning til Arduino og to grønne terminaler brukes til kilde- og lasttilkobling.

Trinn 8: Lag kretsen

Etter lodding av hunhodene og skrueterminalene, må du koble til putene i henhold til det skjematiske diagrammet vist ovenfor.

Tilkoblingene er ganske rett frem

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 gjennom en 4,7K opptrekksmotstand

VCC -> VCC

Til slutt kobler du til skrueterminalene i henhold til skjemaet.

Jeg har brukt 24AWG fargede ledninger for å lage kretsen. Lodd ledningen i henhold til kretsdiagrammet.

Trinn 9: Montering av avstandene

Etter lodding og ledninger, monter avstandene i 4 hjørner. Det vil gi tilstrekkelig klaring til loddeskjøtene og ledningene fra bakken.

Trinn 10: PCB -design

Jeg har designet en tilpasset PCB for dette prosjektet. På grunn av den nåværende pandemiske COVID-19-situasjonen, kan jeg ikke legge inn en bestilling på denne PCB. Så jeg har ikke testet PCB ennå.

Du kan laste ned Gerber -filene fra PCBWay

Når du legger inn en bestilling fra PCBWay, får jeg en 10% donasjon fra PCBWay for et bidrag til arbeidet mitt. Din lille hjelp kan oppmuntre meg til å gjøre mer fantastisk arbeid i fremtiden. Takk for samarbeidet.

Trinn 11: Kraft og energi

Strøm: Strøm er produktet av spenning (volt) og strøm (ampere)

P = VxI

Enhet for kraft er Watt eller KW

Energi: Energi er produktet av kraft (watt) og tid (time)

E = Pxt

Enhet for energi er Wattime eller Kilowattime (kWh)

Kapasitet: Kapasiteten er et produkt av strøm (Amp) og tid (time)

C = I x t

Enhet for kapasitet er Amp-time

For å overvåke kraften og energien over er logikken implementert i programvare og parameterne vises i en 0,96-tommers OLED-skjerm.

Bildekreditt: imgoat

Trinn 12: Programvare og biblioteker

Last ned koden som er vedlagt nedenfor. Last deretter ned følgende biblioteker og installer dem.

1. Adafruit INA219 bibliotek

2. Adafruit SSD1306 bibliotek

3. DallasTemperatur

Etter at du har installert alle bibliotekene, angir du riktig kort og COM -port, og laster deretter opp koden.

Trinn 13: Avsluttende testing

For å teste kortet har jeg koblet et 12V batteri som kilde og en 3W LED som last.

Batteriet er koblet til skrueterminalen under Arduino og LED er koblet til skrueterminalen under INA219. LiPo -batteriet er koblet til den blå skrueterminalen og slår deretter på kretsen ved å bruke skyvebryteren.

Du kan se at alle parameterne vises på OLED -skjermen.

Parametrene i den første kolonnen er

1. Spenning

2. Strøm

3. Kraft

Parametrene i den andre kolonnen er

1. Energi

2. Kapasitet

3. Temperatur

For å kontrollere nøyaktigheten brukte jeg multimeteret mitt og en tester som vist ovenfor. Nøyaktigheten er nær dem. Jeg er virkelig fornøyd med denne lommestørrelsen.

Takk for at du leser min Instructable. Hvis du liker prosjektet mitt, ikke glem å dele det. Kommentarer og tilbakemeldinger er alltid velkomne.