DIY Arduino multifunksionele energiemeter V1.0: 13 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-13 06:56

In hierdie instruksies sal ek jou wys hoe om 'n Arduino -gebaseerde multifunksionele energiemeter te maak. Hierdie klein meter is 'n baie nuttige toestel wat belangrike inligting oor elektriese parameters vertoon. Die toestel kan 6 nuttige elektriese parameters meet: spanning, stroom, drywing, energie, kapasiteit en temperatuur. Hierdie toestel is slegs geskik vir gelykstroombelastings soos son -PV -stelsels. U kan hierdie meter ook gebruik vir die meting van die batterykapasiteit.

Die meter kan 'n spanning bereik van 0 - 26V en 'n maksimum stroom van 3.2A.

Voorrade

Gebruikte komponente:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo -battery (Amazon)

6. Skroefterminale (Amazon)

7. Vroulike / manlike opskrifte (Amazon)

8. Geperforeerde bord (Amazon)

9. 24 AWG -draad (Amazon)

10. Skyfskakelaar (Amazon)

Gereedskap en instrumente wat gebruik word:

1. Soldeerbout (Amazon)

2. Wire Stripper (Amazon)

3. Multimeter (Amazon)

4. Elektriese toetser (Amazon)

Stap 1: Hoe werk dit?

Die hart van die energiemeter is 'n Arduino Pro Micro -bord. Die Arduino meet die stroom en spanning deur die INA219 -stroomsensor te gebruik, en die temperatuur word waargeneem deur die temperatuursensor DS18B20. Volgens hierdie spanning en stroom doen Arduino die wiskunde om krag en energie te bereken.

Die hele skema is in 4 groepe verdeel

1. Arduino Pro Micro

Die krag wat benodig word vir Arduino Pro Micro word deur 'n skuifskakelaar van 'n LiPo/ Li-Ion-battery voorsien.

2. Huidige sensor

Die huidige sensor INA219 is gekoppel aan die Arduino -bord in die I2C -kommunikasiemodus (SDA- en SCL -pen).

3. OLED -skerm

Net soos die huidige sensor, is die OLED -skerm ook gekoppel aan die Arduino -bord in die I2C -kommunikasiemodus. Die adres vir beide die toestelle is egter anders.

4. Temperatuur sensor

Hier het ek die DS18B20 temperatuursensor gebruik. Dit gebruik 'n eendraad-protokol om met die Arduino te kommunikeer.

Stap 2: Breadboard -toets

Eerstens maak ons die kring op 'n broodbord. Die grootste voordeel van 'n soldeerlose broodbord is dat dit soldeerloos is. U kan dus die ontwerp maklik verander deur slegs die komponente en leidrade uit die stekker te ontkoppel.

Nadat ek die broodbordtoetsing gedoen het, het ek die baan op 'n geperforeerde bord gemaak

Stap 3: Berei die Arduino -bord voor

Die Arduino Pro Micro kom sonder om die koppen vas te soldeer. U moet dus eers die koppe in die Arduino soldeer.

Steek jou manlike opskrifte langs die kant in 'n broodbord. Met die koppe geïnstalleer, kan u die Arduino -bord maklik bo -op die kopspeld laat val. Soldeer dan al die penne aan die Arduino -bord.

Stap 4: Berei die opskrifte voor

Om die Arduino, OLED -skerm, stroomsensor en temperatuursensor te monteer, benodig u 'n pen met 'n reguit kop. As u die reguit koppe koop, is dit te lank voordat die komponente gebruik kan word. U moet dit dus tot 'n gepaste lengte afsny. Ek het 'n knipmes gebruik om dit af te sny.

Hier volg die besonderhede oor die opskrifte:

1. Arduino -bord - 2 x 12 penne

2. INA219 - 1 x 6 penne

3. OLED - 1 x 4 penne

4. Temp. Sensor - 1 x 3 penne

Stap 5: Soldeer die vroulike kopstukke

Nadat u die pen vir vroulike kopstukke voorberei het, moet u dit aan die geperforeerde bord soldeer. Na die soldeer van die koppenne, kyk of al die komponente perfek pas of nie.

Nota: ek sal aanbeveel om die huidige sensor direk aan die bord te soldeer in plaas van deur die vroulike kop.

Ek het via die koppen gekoppel om die INA219 vir ander projekte te hergebruik.

Stap 6: Monteer die temperatuursensor

Hier gebruik ek die DS18B20 temperatuursensor in die TO-92-pakket. Deur die eenvoudige vervanging te oorweeg, het ek 'n 3 -pins vroulike kopstuk gebruik. Maar u kan die sensor direk aan die geperforeerde bord soldeer.

Stap 7: Soldeer die skroefterminale

Hier word skroefklemme gebruik vir eksterne aansluiting op die bord. Die eksterne verbindings is

1. Bron (battery / sonpaneel)

2. Laai

3. Kragtoevoer na Arduino

Die blou skroefaansluiting word gebruik vir die kragtoevoer na die Arduino en twee groen terminale word gebruik vir bron- en lasverbinding.

Stap 8: Maak die kring

Nadat u die kopstukke en skroefaansluitings gesoldeer het, moet u die pads aansluit volgens die skematiese diagram hierbo.

Die verbindings is redelik reguit

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 deur 'n optrekweerstand van 4.7K

VCC -> VCC

Koppel uiteindelik die skroefaansluitings volgens die skema.

Ek het 24AWG -gekleurde drade gebruik om die stroombaan te maak. Soldeer die draad volgens die stroomdiagram.

Stap 9: Montering van die afstande

Na soldeer en bedrading, monteer die afstande op 4 hoeke. Dit sal voldoende soldeer vir die soldeerverbindings en drade van die grond af.

Stap 10: PCB -ontwerp

Ek het 'n pasgemaakte PCB vir hierdie projek ontwerp. As gevolg van die huidige pandemiese COVID-19 situasie, kan ek nie 'n bestelling vir hierdie PCB plaas nie. Ek het dus nog nie die PCB getoets nie.

U kan die Gerber -lêers van PCBWay aflaai

As u 'n bestelling vanaf PCBWay plaas, kry ek 'n skenking van 10% van PCBWay vir 'n bydrae tot my werk. Jou bietjie hulp kan my aanmoedig om in die toekoms meer wonderlike werk te doen. Dankie vir jou samewerking.

Stap 11: Krag en energie

Krag: Krag is die produk van spanning (volt) en stroom (Amp)

P = VxI

Die eenheid van drywing is Watt of KW

Energie: Energie is die produk van krag (watt) en tyd (uur)

E = Pxt

Energie -eenheid is wattuur of kilowattuur (kWh)

Kapasiteit: kapasiteit is die produk van stroom (amp) en tyd (uur)

C = I x t

Eenheid van kapasiteit is Amp-uur

Om die krag en energie hierbo te monitor, word logika in sagteware geïmplementeer en die parameters word in 'n 0,96-inch OLED-skerm vertoon.

Beeldkrediet: imgoat

Stap 12: Sagteware en biblioteke

Laai eers die onderstaande kode af. Laai dan die volgende biblioteke af en installeer dit.

1. Adafruit INA219 Biblioteek

2. Adafruit SSD1306 -biblioteek

3. DallasTemperatuur

Nadat u al die biblioteke geïnstalleer het, stel u die regte bord en COM -poort in en laai die kode op.

Stap 13: Finale toetsing

Om die bord te toets, het ek 'n 12V -battery as bron en 'n 3W LED as 'n las gekoppel.

Die battery is gekoppel aan die skroefaansluiting onder die Arduino en LED is gekoppel aan die skroefaansluiting onder die INA219. Die LiPo -battery is aan die blou skroefaansluiting gekoppel en skakel dan die stroombaan aan met behulp van die skuifskakelaar.

U kan sien dat al die parameters op die OLED -skerm vertoon word.

Die parameters in die eerste kolom is

1. Spanning

2. Huidig

3. Krag

Die parameters in die tweede kolom is

1. Energie

2. Kapasiteit

3. Temperatuur

Om die akkuraatheid te kontroleer, gebruik ek my multimeter en 'n toetser soos hierbo getoon. Die akkuraatheid is naby hulle. Ek is regtig tevrede met hierdie sakformaat.

Dankie dat u my Instructable gelees het. As u van my projek hou, moet u dit nie vergeet nie. Kommentaar en terugvoer is altyd welkom.