IoT Power Module: Voeg 'n IoT Power Measurement Feature by my Solar Charge Controller: 19 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hallo almal, ek hoop julle is puik! In hierdie instruksies gaan ek jou wys hoe ek 'n IoT -kragmetingsmodule gemaak het wat die hoeveelheid krag wat deur my sonpanele opgewek word, bereken, wat deur my sonlaaibestuurder gebruik word om my loodsuurbattery te laai. Hierdie module gaan tussen die sonpanele en die laaibestuurder in en gee u al die nodige parameterbesonderhede op u telefoon via die internet. Vir die IoT -platform het ek Blynk gebruik, wat baie maklik is om te gebruik en maklik volgens u projek aangepas kan word. Die beperking van die bestaande laaibestuurder was dat dit my slegs die laaispanning gegee het en daarom kon die hoeveelheid krag nie bepaal word nie. In hierdie projek het ek die spannings- en stroommetingsfunksies by die kragmodule gevoeg wat gebruik kan word om krag (in watt) te bereken en dus die totale geoesde energie. 'N Mens kan hierdie kragmodule maklik in ander toepassings met betrekking tot GS -meting gebruik. Dit gaan 'n redelike lang instruksies wees, dus begin!

Voorrade

1. Arduino Pro Mini / Nano of ekwivalent
2. LM2596 buck converter module
3. 7805 spanningsreguleerder
4. AMS1117 3.3V reguleerder
5. ESP8266-01 WiFi-module
6. OLED -skerm
7. LM358 dubbele OP-versterker
8. 100K, 10K, 2.2k en 1K weerstande (1/4 watt)
9. 0.1uF keramiek skyf kapasitors
10. 22uF elektrolitiese kondensator
11. Skroefterminale
12. Manlike en vroulike bergstrook
13. AAN-UIT-skakelaar
14. Perf board of veroboard
15. Soldeer toerusting

Stap 1: Versamel al die dele en voltooi die uitleg

Nadat ons al die nodige komponente bymekaargemaak het, is dit belangrik dat ons die uitleg van ons bord en die plasing van verskillende komponente noukeurig besluit, sodat die bedrading eenvoudig word en al die komponente naby mekaar geplaas word. Vir die aanhegting van die Arduino, buck converter, WiFi module en Oled Display, gebruik ek vroulike koptekste in plaas van om die modules direk te soldeer. Op hierdie manier kan ek die komponente vir miskien 'n ander projek gebruik, maar u kan die modules direk soldeer as u van plan is om dit permanent te maak.

Stap 2: Voeg die skroefterminale by

Eerstens soldeer ons die skroefklemme wat gebruik sal word om die sonpanele as ingang en die laaibestuurder as uitset aan die kragmodule te koppel. Skroefaansluitings bied 'n maklike manier om toestelle in te sluit of te verwyder indien nodig.

Stap 3: Voeg die Resistor Voltage Divider Network by

'N Spanningsverdelernetwerk word gebruik om die ingangsspanning te bepaal. Vir my toepassing het ek 'n weerstandsnetwerk gemaak met 'n weerstand van 10K en 1K, en ek meet die spanningsval oor die 1K -weerstand wat as insette aan die Arduino -mikrobeheerder gegee sal word. Boonop het ek 'n 0.1uF -kondensator bygevoeg oor die 1K -weerstand om skielike spanningsfluktuasies uit te skakel.

Stap 4: Voeg die shuntweerstand by vir stroomopsporing

Die shuntweerstand is 'n weerstand met 'n baie klein waarde (tipies in die orde van milliOhms) in serie met die las wat 'n baie klein spanningsval veroorsaak wat met 'n operasionele versterker versterk kan word en die uitset kan dan aan arduino gegee word vir meting. Vir die meting van die stroom gebruik ek die shuntweerstand (wat 'n waarde van ongeveer 10 milliohms het. Ek het dit met 'n staaldraad gemaak en dit buig om 'n soort spoelpatroon te maak) aan die onderkant van die stroombaan, dws, tussen die vrag en die grond. Op hierdie manier kan die klein spanningsval direk met betrekking tot die grond gemeet word.

Stap 5: Voeg die OpAmp -versterkerkring by

Die operasionele versterker wat hier gebruik word, is LM358, 'n dubbele Op-Amp-chip. Ons sal slegs een Op-Amp gebruik as 'n nie-omkeerversterker. Die versterking van die nie -omkeerversterker kan bepaal word deur die weerstandsnetwerke R1 en R2 te gebruik, soos in die prent getoon. Vir my toepassing het ek R1 gekies as 100K en R2 as 2,2K, wat my 'n benaderde wins van 46 gee. Die weerstand en die OpAmp is nie perfek nie, dus moet sommige aanpassings in die arduino -program aangebring word om goeie lesings te kry (ons sal bespreek dit in latere stappe).

Ek het ook 'n projek gemaak oor hoe om 'n wattmeter vir arduino te maak, hier het ek meer konsepte in detail bespreek. U kan die projek hier nagaan:

Stap 6: Die kragtoevoer

Om die Arduino-, OpAmp-, OLED- en WiFi -module van krag te voorsien, gebruik ek 'n LM2596 -omskakelingsmodule om die insetspanning tot ongeveer 7 volt te verlaag. Met 'n 7805 spanningsreguleerder skakel ek die 7 volt na 5 volt om vir die Arduino en die OLED en gebruik ek 'n AMS1117 -reguleerder, wat die 3.3V genereer wat nodig is vir die WiFi -module. Waarom vra u soveel vir die kragtoevoer? Die rede hiervoor is dat u nie die sonpaneel direk by 'n 5 volt -reguleerder kan aansluit nie en verwag om doeltreffend te werk (aangesien dit 'n lineêre reguleerder is). Die nominale spanning van 'n sonpaneel is ook ongeveer 18-20 volt, wat te hoog kan wees vir die lineêre reguleerder en u elektronika in 'n japtrap kan braai! Dit is dus beter om 'n doeltreffende geldomskakelaar te hê

Stap 7: Maak die Buck -omskakelaar en -reguleerder reg

Eerstens het ek die posisies gemerk waar die penne van die boksomskakelaar sou inpas. Daarna het ek vroulike kopstukke aan die punte gesoldeer en manlike opskrifte aan die omskakelaar (sodat ek die module maklik kan verwyder, indien nodig). die 5V -reguleerder gaan net onder die boksomskakelaarmodule en word gekoppel aan die uitset van die omskakelaar om 'n gladde 5V vir die beheerbord te gee.

Stap 8: Voeg 'n skakelaar by

Ek het 'n skakelaar bygevoeg tussen die boksomskakelaar en die insette van die sonpaneel, ingeval ek die kragmodule wil aan- of uitskakel. As dit afgeskakel word, sal die krag steeds aan die las gelewer word (laaibestuurder in my geval); slegs die metings- en IoT -funksies werk nie. Die prent hierbo toon ook die soldeerproses tot dusver.

Stap 9: Voeg die opskrifte vir Arduino by en herstel die 3.3v -reguleerder

Nou het ek die vroulike kopstukke gesny volgens die grootte van die Arduino pro mini en dit gesoldeer. Ek het die AMS1117 -reguleerder direk tussen die Vcc en Gnd van die Arduino -kragtoevoer gesoldeer (Arduino kry 5V van 7805 -reguleerder, wat weer die AMS1117 voorsien vir die 3.3v wat die WiFi -module benodig). Ek het die komponente strategies so geplaas dat ek minimale drade moes gebruik en die dele met soldeerspore verbind kon word.

Stap 10: Voeg die koppe vir die WiFi -module by

Ek het die vroulike headers vir die WiFi -module gesoldeer net langs die plek waar die Arduino pro mini sou pas.

Stap 11: Voeg die komponente vir die WiFi -module by

Die ESP8266 -module werk op 3,3 volt en nie 5 volt nie (as ek 5 volt toepas, het ek opgemerk dat die module baie, baie warm word en waarskynlik beskadig raak as dit te lank gebruik word). Die Arduino en die WiFi -module kommunikeer via seriële kommunikasie wat gebruik maak van die Tx- en Rx -penne van die module. Ons kan enige 2 digitale penne van arduino opstel om as seriële penne op te tree met behulp van die seriële biblioteek van die arduino IDE. Die Rx -pen van die module gaan na die Tx van Arduino en omgekeerd. Die Rx -pen van ESP werk op 3.3V logika, dus gebruik ons 'n spanningsverdelersnetwerk van 2.2K en 1K om die 5V logiese vlak van Arduino tot ongeveer 3.6V te verlaag (wat steeds aanvaarbaar is). Ons kan die Tx van ESP direk aan Rx van arduino koppel, aangesien arduino 3.3v versoenbaar is.

Stap 12: Voeg die OLED -skerm by

Om die OLED -skerm aan te sluit, benodig ons 4 verbindings, twee vir kragtoevoer en 2 vir die I2C -kommunikasieprotokol met die Arduino, die A4- en A5 -penne van die Arduino. Ek sal 'n klein jumperdraad en 'n manlike kop gebruik om die I2C -penne aan te sluit en die kragverbindings direk te soldeer

Stap 13: Laaste kyk na die modulêre bord

Nadat u die soldeerproses uiteindelik voltooi het, lyk die bord so! Ja, ek moes aan die einde 'n paar drade gebruik, maar ek was redelik tevrede met die uitslag. Die interessante deel is dat die bord volledig modulêr is en dat alle belangrikste komponente maklik verwyder of vervang kan word indien nodig.

Stap 14: Alles saamvoeg

So lyk die volledige module as alles in plek is!

Kom ons gaan nou na die sagtewaregedeelte …

Stap 15: Programmering met behulp van FTDI Board

Vir die programmering van hierdie module gebruik ek die FTDI -uitbreekbord wat ideaal is om Arduino Pro Mini te programmeer. Die pen -kartering is perfek in lyn gebring, sodat u nie hoef te gebruik nie en truie of so.

Stap 16: Skematiese diagram

Dit is die volledige stroombaandiagram van die IoT -kragmetermodule. Ek het hierdie skema in Eagle CAD ontwerp. Laai die skematiese lêers af en verander dit volgens u idees:)

Stap 17: Resultate

Ek het die opstelling voltooi deur die kragmodule tussen die sonpaneel en die laaibestuurder aan te sluit, en sodra ons dit aanskakel, maak dit verbinding met my WiFi -router en word die data voortdurend op die Blynk -app op my slimfoon gepubliseer. Dit gee die intydse data van die laai -parameters, ongeag waar ek is, sover ek internetverbinding het! Dit is wonderlik om te sien hoe die projek goed werk:)

Vir eksperimentele doeleindes het ek die installasie getoets met my 50 Watt sonpaneel en 'n 12V 18AH loodsuurbattery.

Stap 18: Die Arduino -kode

Hier is die volledige Arduino -kode wat ek vir my projek gebruik het.

Daar is 'n paar biblioteke wat u benodig om hierdie projek behoorlik te laat funksioneer:

Die Blynk -hoofbiblioteek

Adafruit_GFX biblioteek

Adafruit_SSD1306 biblioteek

Ek hoop dat hierdie projek nuttig was. Oorweeg om my projekte te ondersteun deur dit met u gemeenskap te deel:)

Lewer gerus kommentaar op enige terugvoer of navrae wat u rakende hierdie projek het. Lekker dag vir jou !

Hierdie projek help my om die hoeveelheid energie wat ek uit my panele oes, te monitor. Kom ons neem 'n stap vorentoe om meer te draai na hernubare energiebronne om koolstofvoetspore te verminder en 'n volhoubare omgewing te skep:)