Liten V/A -meter med INA219: 9 trinn (med bilder)

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

Lei av å koble til multimeteret ditt når du vil måle både spenning og strøm på et lite prosjekt? Tiny V/A meter er enheten du trenger!

Det er ikke noe nytt om INA219 høysidestrømssensoren. Det er mange gode prosjekter der ute som utnytter evnen til å måle både strøm og spenning på en last. Jeg ble opprinnelig inspirert av youtuber Julian Ilett og hans "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor" video. Men jeg ville ha en kompakt måler med et enkelt grensesnitt og et 3D -trykt etui - så jeg bestemte meg for å lage det selv.

Om INA219 -sensoren:

INA219 er i stand til å måle ± 3,2A med en oppløsning på 0,1mA. Det gjør dette ved å måle spenningsfallet over 0,1 ohm motstanden på kretskortet. Så sensoren vil introdusere et veldig lite spenningsfall, men bare 320 mV i verste fall (3.2A). Som et eksempel ved 100 mA er fallet bare 10 mV. Hvis du vil, er det mulig å endre motstanden for å få høyere rekkevidde eller oppløsning. Samtidig måler sensoren også busspenningen med en oppløsning på 4 mV. Etter min erfaring er spenningsavlesningene veldig presise. Presisjonen av gjeldende avlesninger avhenger av den faktiske motstanden til motstanden din. De er vanligvis med 1% toleranse (men ikke sikker på at du skal stole på de billige eBay -brettene). Jeg tror det burde være mulig å kalibrere resultatene hvis du vet den nøyaktige verdien av motstanden. Men jeg gravde ikke nærmere inn på det, siden presisjonen har vært god nok for mine behov. Sensoren har forskjellige forsterkningsinnstillinger - disse påvirker ikke oppløsningen, men bidrar til å redusere støy i de lave områdene.

Funksjoner på Tiny V/A Meter:

• Kan drives fra USB eller fra strøminngangen.

  • Når den leveres fra USB, kan inngangstilførselen variere fra 0 - 26V. Bare sensorens lekkasjestrøm påvirker strøminngangen. Fint hvis du vil kontrollere kapasiteten til et batteri.
  • Når den leveres fra strøminngang, kan dette variere fra 4 - 15V. (Begrensninger for arduino spenningsregulator).
  • Valgt inngang oppdages ved oppstart eller endring, og vil vise en avstandsmelding til brukeren.
• Kan vise spenning, strøm, strøm og mAh samtidig.
• mAh kan tilbakestilles.
• Ett knappegrensesnitt med kort / langt trykk.
• Velg INA219 -områder: 26V / 3.2A, 26V / 1A eller 16V / 0.4A.
• Velg samplingshastighet 100, 200, 500 eller 1000 ms.
• Aktiver/deaktiver sensorsøvn for å senke lekkasjestrømmen i sensoren.
• Innstillingene lagres i EEPROM og lastes på nytt ved oppstart

• Serielt grensesnitt

  • Skriver ut resultatene på serie. Kan brukes til hogst.
  • Endre innstillinger med serielle kommandoer

Rekvisita

1x Arduino Nano - Arduino Nano eBay -eksempel

1x INA219 sensorbrett - INA219 lilla sensorkort eBay eksempel

1x OLED 0,96 "I2C 128X64 4 -pinners - OLED 0,96" blå I2C eBay -eksempel

1x TTP223 kapasitiv berøringsbryter - TTP223 kapacativ berøringsknapp PCB eBay -eksempel

1x kvinnelig strømforsyningskontaktfeste - kvinnelig strømuttakshullfeste eBay -eksempel

1x mannlig strømforsyningskontakt - mannlig strømkontakt med skrueterminaler eBay -eksempel eller mannlig strømkontakt med push -terminaler eBay -eksempel

1x skyvebryter 2 posisjon 6 pinner - skyvebryter 6 pinners eBay -eksempel

Ledninger

1x 5 -pins hankontakt (valgfritt) - 2,54 mannlige pinhoder eBay -eksempel

1x 5 -pinners hunkontakt (valgfritt) - Dupont -kontakt sett eBay -eksempel eller 2,54 5 -pinners enkeltradskontakt eBay -eksempel

Varmekrympeslange (valgfritt)

Verktøy:

Loddejern

3D -skriver (hvis du vil ha 3D -trykt etui)

Limpistol

Trinn 1: Skjemaer

Jeg laget to versjoner av skjemaene. En tradisjonell og en bildebasert. Tilkoblingene er identiske, slik at du kan bruke det du foretrekker.

Beskrivelse

OLED -skjermen og INA219 -sensoren bruker begge I2C, så de trenger SDA og SCL koblet til A4 og A5.

Utgangen fra den kapasitive berøringssensoren kobler vi til D2 for inngang.

Glidebryteren har 6 pinner - to rader med 3 pinner. En rad vil bli brukt til å koble strøminngangen til Vin på Arduino. Den andre raden vil koble D6 til bakken. Ved å bruke intern pull-up på D6 vil Arduino kunne se om den er koblet til strøm på Vin.

Sist ruter vi den positive kontakten til strøminngangen (hunkontakt) gjennom INA219 til den positive utgangen (mannlig strømkontakt). Slik kan sensoren måle strømmen som strømmer gjennom den.

Trinn 2: Skrive ut saken

Etuiet består av en eske og et lokk. Begge skal være enkle å skrive ut, og de fleste skrivere kan skrive dem ut uten støtte. Men du kan legge til støtte hvis du vil.

Når du er ferdig, klikker de to delene sammen. Hvis du er veldig forsiktig, vil du kunne åpne den igjen. Men de to fjærlåsene er litt skjøre og kan gå i stykker hvis du ikke er forsiktig.

Ingen 3D -skriver?

Hvis du ikke har tilgang til en 3D -skriver, er jeg sikker på at det er mulig å lage et nytt tilfelle. Du kan kjøpe en prosjektkasse/eske av plast eller aluminium. Eller du kan lage noe selv av tre eller papp. Vær kreativ!

Trinn 3: Montering av lokket

Lokket inneholder OLED -skjermen og den kapasitive berøringsknappen. Loddetråder på komponentene før du limer dem på plass med en limpistol. Vær forsiktig med OLED -skjermen - noen ganger er glasset montert skjevt på kretskortet. Så juster det før du limer det på plass. Hvis du har en 5 -pinners kontakt, legg den til ledningene. Hvis du ikke gjør det, er det fortsatt mulig å koble skjermen og knappen direkte til Arduino - men det er litt vanskeligere å jobbe med.

Trinn 4: Montering av hovedboksen

Monter kvinnelig strømkontakt og skyvebryteren og skru dem på plass. Hvis du ikke finner noen små skruer som passer til bryteren, kan du bare lime den på plass. Jeg tror jeg fikk min fra en gammel DVD -stasjon jeg tok fra hverandre:)

Fjern pinner og kontakter fra INA219 (hvis montert) det er ikke nok plass til det i esken. Led deretter Arduino og INA219 helt før du limer dem på plass i esken. Legg igjen 5 -pinners kontakten hvis du har den - eller bare koble den direkte til lokket.

Fullfør deretter ledningene for å bytte og strømkontakter. På glidebryteren loddetrådene til de to pinnene nærmest den kvinnelige strømkontakten på begge radene. På denne måten kan du skyve bryteren mot USB for å velge USB -strøm. Skyv bryteren mot inngang for inngangseffekt. Lett å huske!

Ikke avslutt saken enda! Det er best å teste at alt fungerer først.

Trinn 5: Programmering av Arduino

Hvis du ikke allerede har Arduino IDE installert, kan du få den fra arduino.cc

Du må også installere de to bibliotekene U8g2 og Adafruit INA219. Begge er tilgjengelige i biblioteksjefen. Sørg for at du får versjon 1.0.5 for Adafruit INA219 - de nyere versjonene krever flere biblioteker og flashminne, men gir ingen ekstra funksjonalitet for øyeblikket.

Få deretter kildekoden vedlagt i denne Instructable (Tiny-VA-Meter.ino og FlashMem.h) eller få den nyeste versjonen fra min GitHub Tiny-VA-Meter Git. Åpne nå Tiny-VA-Meter.ino med Arduino IDE.

Koble Tiny V/A -måleren til datamaskinen med en USB -kabel.

Velg brett fra verktøy: "Arduino Nano", prosessor: "ATmega328P" og riktig port. Du må kanskje bytte prosessor til "ATmega328P (Old bootloader)" avhengig av arduinoen din. Prøv kommunikasjon hvis du har kommunikasjonsfeil.

Trykk på opplastingsknappen og vent til den er ferdig.

Trinn 6: Test at alt fungerer

Før du lukker saken, er det en god idé å kontrollere at alt er riktig tilkoblet. Du kan følge disse trinnene for å bekrefte alle komponentene:

1. Fra USB -strøm skal displayet lyse og vise avlesninger (uavhengig av skyvebryterposisjon).

2. Kontroller at du kan bytte meny ved å trykke på knappen.

3. Koble strøm til inngangen og kontroller at måleren viser riktig spenning.

4. Prøv å flytte skyvebryteren og bekreft at måleren viser avstandsmeldinger.

5. Nå kan du prøve å sette skyvebryteren til inngangseffekt og koble fra USB -en. Måleren skal fortsatt fungere.

6. Til slutt bør du kunne koble en last eller enhet til utgangen og kontrollere at sensoren leser den aktuelle trekningen.

Hvis alle disse trinnene var vellykkede, burde måleren din fungert perfekt! Du kan låse lokket på plass nå!

Trinn 7: Lær å navigere i menyen

Ved oppstart begynner måleren med å vise det tilgjengelige inngangsområdet, avhengig av posisjonen til skyvebryteren: "Inngangsområde: 0-26V 3.2A" eller "Inngangsområde: 4-15V 3.2A". Meldingen vil bare vises i noen få sekunder, men du kan hoppe over med et kort trykk. Hvis lysbildebryteren endres etter oppstart, vises en ny melding igjen i noen sekunder.

Kort fortalt navigerer du med kort trykk og velger med et langt trykk (1 sek).

Måleren har 3 hovedsider: V/A -display, V/A/W/Ah -display og innstillinger. Et kort trykk på knappen vil hoppe mellom disse sidene.

På siden V/A/W/Ah kan du tilbakestille mAh med et langt trykk.

På innstillingssiden kan du angi innstillinger med et langt trykk. Nå kan du igjen navigere mellom forskjellige innstillinger med kort trykk. De tilgjengelige innstillingene er "Sensorområde", "Refresh rate" og "Sensor sleep". Du bytter hver innstilling ved å trykke lenge. Når du navigerer forbi den siste innstillingen, vil måleren gå tilbake til V/A -skjermmenyen.

Trinn 8: Bruke det serielle grensesnittet

Når du er koblet til en PC med USB, kan du bruke Arduino Serial Monitor (eller en annen terminal) til å kommunisere med Tiny V/A Meter. Den bruker baudrate 115200.

Med den valgte samplingshastigheten vil måleren overføre alle avlesninger over seriell, og du kan enkelt lese det i terminalen.

Men du kan også endre innstillinger på Tiny V/A Meter med seriekommandoer. Sørg for å velge "Newline" som linjeslutning.

Enhver ugyldig kommando viser hjelpemenyen:

Kommandoer:- tilbakestill (tilbakestill mAh)

- les (Svar med siste resultat)

- logg x (Auto tx av prøver - x kan være på eller av)

- sove x (INA219 søvn mellom prøver - x kan være på eller av)

- oppdater x (Angi skjerm og seriell oppdateringsfrekvens. x kan være 100, 200, 500 eller 1000)

- område x (Angi INA219 -område. x kan være 0 for 3.2A, 1 for 1A eller 2 for 0.4A)

Skriv for eksempel "oppdater 1000" for å endre samplingshastigheten til 1 sek. Eller skriv "logg av" for å deaktivere automatiske overføringer av resultater. Måleren vil svare med "OK" hvis den lykkes.

Trinn 9: Ferdig

Bruk den nå til å måle noe morsomt:)

Jeg har prøvd å legge til alle funksjonene jeg synes er nyttige. Men gjør gjerne dine egne modifikasjoner. Og vennligst del hvis du er i stand til å gjøre noen fantastiske forbedringer av Tiny V/A Meter!

Oppdatert 14/06-2020: Endret driver og lagt til flere funksjoner! Ikke dekket av denne guiden ennå - men du kan sjekke den ut på min GitHub.