Arduino energiekoste -elektriese meter: 13 stappe (met foto's)

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

Betaal u te veel vir u elektrisiteitsrekeninge?

Wil u weet hoeveel elektrisiteit u ketel of verwarmer verbruik?

Maak u eie draagbare elektriese meter vir energiekoste!

Kyk hoe ek die gebruik van hierdie toestel gevind het.

Stap 1: Voorbereiding. Gereedskapskroewe en verbruiksgoedere

U het verskeie dinge nodig om hierdie projek te maak.

• Tuisrekenaar met XOD IDE geïnstalleer.
• 3D -drukker.

Gereedskap:

• Knippers.
• Skroewedraaier.
• Tang.
• Soldeergereedskap.
• Naaldlêer.

Verbruiksgoedere:

• Skuurpapier.
• Krimp buise.
• 14 AWG -drade of minder vir 'n 220V -stroombaan.
• 24 of 26 AWG drade vir 5V logiese kring.

Skroewe:

• Skroef M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20 mm lengte.
• Skroef M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm lengte.
• Skroef M2 / M2.5 (DIN7981 of ander).
• Hex moer M3 (DIN 934/ DIN 985).

Stap 2: Voorbereiding. Elektronika

Om die toestel te skep, benodig u 'n paar elektroniese komponente. Kom ons vind uit watter.

In die eerste plek benodig u 'n wisselstroomsensor.

Die toestel kan met 'n hoë stroom werk, dus die sensor moet geskik wees. Op die internet het ek 'n ACS712 -sensor gevind wat deur Allegro vervaardig is.

1 x 20A reeks Huidige sensor ACS712 -module ~ 9 $;

Hierdie sensor is analoog en meet die huidige met behulp van die Hall -effek. Dit gebruik een draad om die gemete waarde oor te dra. Dit is miskien nie baie akkuraat nie, maar ek dink dit is genoeg vir so 'n toestel. Die ACS712 -sensor kan van drie tipes wees met verskillende maksimum metingsgrense:

• ACS712ELCTR-05B (maksimum 5 ampère);
• ACS712ELCTR-20A (maksimum 20 ampère);
• ACS712ELCTR-30A (maksimum 30 ampère).

U kan die weergawe kies wat u benodig. Ek gebruik die 20 amp weergawe. Ek dink nie die stroom in my voetstukke oorskry hierdie waarde nie.

U benodig 'n kontroleerder, om sensordata te lees en alle ander berekeninge uit te voer.

Ek het natuurlik Arduino gekies. Ek dink dat daar niks meer gerieflik is vir sulke selfdoenprojekte nie. My taak is nie moeilik nie, so ek het nie 'n spoggerige bord nodig nie. Ek het Arduino Micro gekoop.

1 x Arduino Micro ~ 20 $;

Arduino word aangedryf deur DC spanning tot 12V terwyl ek die AC spanning 220V sou meet. Boonop moet die ACS -sensor met presies 5 volt aangedryf word. Om die probleem op te los, het ek 'n wisselstroom -na -omskakelaar van 220 tot 5 volt gekoop.

1 x Wisselstroom-na-krag-voedingsmodule Invoer: AC86-265V Uitset: 5V 1A ~ 7 $;

Ek gebruik hierdie omskakelaar om Arduino en sensor aan te dryf.

Om my metings te visualiseer, toon ek die hoeveelheid geld wat op 'n skerm bestee is. Ek gebruik hierdie 8x2 karakter LCD -skerm.

1 x 0802 LCD 8x2 karakter LCD -skermmodule 5V ~ 9 $;

Dit is klein, versoenbaar met die Arduino -skerm. Dit gebruik sy eie databus om met die beheerder te kommunikeer. Hierdie skerm het ook 'n agtergrond wat in verskillende kleure kan wees. Ek het die oranje een gekry.

Stap 3: Voorbereiding. Sonnektore

Die toestel moet sy eie kragprop en -aansluiting hê.

Dit is nogal uitdagend om 'n kwaliteit en betroubare aansluiting by die huis te maak. Ek wou ook hê dat die toestel draagbaar en kompak moet wees sonder toue en drade.

Ek het besluit om 'n paar universele voetstukke en proppe in die hardewarewinkel te koop om dit uitmekaar te haal om hul onderdele te gebruik. Verbindings wat ek gekoop het, is van die F -tipe, of dit word Shuko genoem. Hierdie verbinding word oral in die Europese Unie gebruik. Daar is verskillende tipes verbindings, byvoorbeeld, die A- of B -tipes is 'n bietjie kleiner as F en word in Noord -Amerika gebruik. Die interne afmetings van die voetstukke en die eksterne afmetings van die proppe is gestandaardiseer vir alle tipe verbindings.

Vir meer inligting, kan u hier lees oor verskillende soorte sok.

Toe ek 'n paar voetstukke uitmekaar haal, het ek gevind dat die binnekant van die dele maklik verwyder kan word. Hierdie dele het byna dieselfde meganiese afmetings. Ek het besluit om dit te gebruik.

Dus, om 'n eie toestel te skep, benodig u:

• Kies die verbindingstipe;
• Soek proppe en voetstukke wat u kan gebruik en wat maklik uitmekaar gehaal kan word;
• Verwyder hul binneste dele.

Ek het hierdie sok gebruik:

1 x Aardlike vroulike prop 16A 250V ~ 1 $;

En hierdie prop:

1 x stekker 16A 250V ~ 0, 50 $;

Stap 4: Voorbereiding. 3D druk

Ek het liggaamsdele van die toestel op 'n 3D -drukker gedruk. Ek het ABS -plastiek van verskillende kleure gebruik.

Hier is die lys van onderdele:

• Hoofliggaam (pers) - 1 stuk;
• Agterblad (geel) - 1 stuk;
• Dooshouer (pienk) - 1 stuk;
• Insteekkas (rooi) - 1 stuk;

Die hoofliggaam het draadgate om die huidige sensor en agterblad vas te maak.

Die agterkant het draadgate om die AC-DC-omskakelaar vas te maak en 'n snap-fit las om Arduino Micro aan te heg.

Alle onderdele het gate vir M3 -skroewe om die skerm, die prop en die kaste vas te maak.

Gee aandag aan die insteekkas en die onderdele van die prop.

Die binneste oppervlaktes van hierdie dele is vooraf gemodelleer vir my verbindings. Vir die gedemonteerde verbindings van die vorige stap.

As u dus 'n eie toestel wil maak en u stekkers en die aansluitstukke verskil van myne, moet u die sokkas en die 3D -modelle regmaak of verander.

STL -modelle is bygevoeg. As dit nodig is, kan ek die bron CAD -modelle aanheg.

Stap 5: Monteer. Kassie

Die materiaallys:

1. 3D -gedrukte sakkas - 1 stuk;
2. Doos - 1 stuk;
3. Hoë spanning drade (14 AWG of minder).

Montageproses:

Kyk na die skets. Die prentjie sal u help met die samestelling.

• Berei die houer voor (pos. 2). Die houer moet styf in die omhulsel pas tot by die stoprand. As dit nodig is, verwerk die kontoer van die voetstuk met 'n skuurpapier of naaldlêer.
• Koppel hoogspanningsdrade aan die aansluiting. Gebruik terminale blokke of soldeer.
• Steek die houer (pos. 2) in die houer (pos. 1).

Opsioneel:

Maak die sok in die omhulsel vas met 'n skroef deur die platform op die omhulsel

Stap 6: Monteer. Hoof liggaam

Die materiaallys:

1. 3D -gedrukte hoofliggaam - 1 stuk;
2. Gemonteerde houer - 1 stuk;
3. ACS 712 stroom sensor - 1 stuk;
4. 8x2 LCD -skerm - 1 stuk;
5. Skroef M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20 mm lengte- 4 stukke.
6. Skroef M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm lengte- 4 stukke.
7. Skroef M2 / M2.5 (DIN7981 of ander) - 2 stukke.
8. Hex moer M3 (DIN 934/ DIN 985) - 8 stuks.
9. 24 of 26 AWG drade.
10. Hoë spanning drade (14 AWG of minder).

Montageproses:

Kyk na die skets. Die prentjie sal u help met die samestelling.

• Berei die groot gat by die hoofliggaam voor (pos. 1). Die gemonteerde houer moet styf daarin pas. As dit nodig is, verwerk die kontoer van die gat met 'n skuurpapier of naaldlêer.
• Steek die houer (pos. 2) in die hoofliggaam (pos. 1) en maak dit vas met skroewe (pos. 6) en moere (pos. 8).
• Koppel hoogspanningsdrade aan die stroom sensor (pos. 3). Gebruik terminale blokke.
• Bevestig die huidige sensor (pos. 3) met die hoofliggaam (pos. 1) met behulp van skroewe (pos. 7).
• Koppel of drade die drade aan die skerm (pos. 4) en aan die huidige sensor (pos. 3)
• Maak die skerm (pos. 4) met die hoofliggaam (pos. 1) vas met behulp van skroewe (pos. 5) en moere (pos. 8).

Stap 7: Monteer. Propkas

Die materiaallys:

1. 3D -gedrukte propkas - 1 stuk;
2. Prop - 1 stuk;
3. Hoë spanning drade (14 AWG of minder).

Montageproses:

Kyk na die skets. Die prentjie sal u help met die samestelling.

• Berei die prop voor (pos. 2). Die prop moet styf in die houer pas tot die stop. As dit nodig is, verwerk die kontoer van die voetstuk met 'n skuurpapier of naaldlêer.
• Koppel hoogspanningsdrade aan die prop (pos. 2). Gebruik terminale blokke of soldeer.
• Steek die prop (pos. 2) in die houer (pos. 1).

Opsioneel:

Maak die prop in die kas met 'n skroef vas. Die plek om te skroef word op die skets aangedui

Stap 8: Monteer. Agterblad

Die materiaallys:

1. 3D -gedrukte agterblad - 1 stuk;
2. Gemonteerde propkas - 1 stuk;
3. AC -DC spanning converter - 1 stuk;
4. Arduino Micro - 1 stuk;
5. Skroef M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm lengte- 4 stukke.
6. Skroef M2 / M2.5 (DIN7981 of ander) - 4 stukke.
7. Hex moer M3 (DIN 934/ DIN 985) - 4 stuks.

Montageproses:

Kyk na die skets. Die prentjie sal u help met die samestelling.

• Berei die groot gat op die agterblad voor (pos. 1). Die gemonteerde propkas (pos. 2) moet styf daarin pas. As dit nodig is, verwerk die kontoer van die gat met 'n skuurpapier of naaldlêer.
• Plaas die propkas (pos. 2) op die agterblad (pos. 1) en maak dit vas met skroewe (pos. 5) en moere (pos. 7).
• Bevestig Arduino (pos. 4) aan die agterkant (pos. 1) met behulp van die snap-fit aansluiting.
• Bevestig die wisselstroom-GS-omskakelaar (pos. 3) met behulp van skroewe (pos. 6) op die agterblad (pos. 1).

Stap 9: Monteer. Soldeer

Die materiaallys:

1. Hoë spanning drade (14 AWG of minder).
2. 24 of 26 AWG drade.

Samestelling:

Soldeer alle komponente saam soos dit in die skets getoon word.

Hoogspanningsdrade van die prop word aan die AC-DC-omvormer en aan kabels uit die aansluiting gesoldeer.

Die ACS712 is 'n analoge stroomsensor en word aangedryf deur 5V. U kan die sensor direk vanaf Arduino of die AC-DC-omskakelaar dryf.

• Vcc -pen - 5V Arduino -pen / 5V AC -DC -pen;
• GND - GND Arduino -pen / GND AC -DC -pen;
• UIT - analoog A0 Arduino -pen;

Die LCD 8x2 karakter LCD-skerm word aangedryf deur 3.3-5V en het sy eie databus. Die skerm kan kommunikeer in 'n 8-bis (DB0-DB7) of 4-bis modus (DB4-DB7). Ek het 'n 4-bis een gebruik. U kan die skerm van Arduino of van die AC-DC-omskakelaar voed.

• Vcc -pen - 5V Arduino -pen / 5V AC -DC -pen;
• GND - GND Arduino -pen / GND AC -DC -pen;
• Vo - GND Arduino -pen / GND AC -DC -pen;
• R / W - GND Arduino -pen / GND AC -DC -pen;
• RS - digitale 12 Arduino -pen;
• E - digitale 11 Arduino -pen;
• DB4 - digitale 5 Arduino -pen;
• DB5 - digitale 4 Arduino -pen;
• DB6 - digitale 3 Arduino -pen;
• DB7 - digitale 2 Arduino -pen;

Kennisgewing:

Moenie vergeet om alle hoogspanningsdrade met krimpbuise te isoleer nie! Isoleer ook hoëspanning gesoldeerde kontakte op die AC-DC spanning converter. Isoleer ook hoëspanning gesoldeerde kontakte op die AC-DC spanning converter.

Wees versigtig met 220V. Hoë spanning kan jou doodmaak!

Moenie aan enige elektroniese komponent raak as die toestel aan die elektrisiteitsnetwerk gekoppel is nie.

Moenie die Arduino aan 'n rekenaar koppel as die toestel aan die elektrisiteitsnetwerk gekoppel is nie.

Stap 10: Monteer. Voltooi

Die materiaallys:

1. Gekombineerde hoofliggaam - 1 stuk;
2. Gemonteerde agterblad - 1 stuk;
3. Skroef M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm lengte - 4 stukke.

Montageproses:

Kyk na die skets. Die prentjie sal u help met die samestelling.

• Nadat u klaar is met soldeer, plaas al die drade stewig in die hoofliggaam (pos. 1).
• Maak seker dat daar nêrens oop kontakte is nie. Drade mag nie kruis nie, en hul oop plekke mag nie met die plastiekliggaam in aanraking kom nie.
• Maak die agterblad (pos. 2) vas met die skroewe (pos. 3) aan die hoofliggaam (pos. 1).

Stap 11: XOD

Om die Arduino -beheerders te programmeer, gebruik ek die XOD visuele programmeringsomgewing. As u nog nie elektriese ingenieurswese het nie, of u wil graag eenvoudige programme vir Arduino -beheerders soos ek skryf, probeer XOD. Dit is die ideale instrument vir vinnige prototipering van toestelle.

In XOD kan u programme direk in die blaaiervenster skep. Persoonlik verkies ek die lessenaarweergawe.

Vir my ECEM-toestel het ek die biblioteek van gabbapeople/elektriciteitsmeter in XOD geskep. Hierdie biblioteek bevat alle nodusse wat u nodig het om dieselfde program te maak. Dit bevat ook die voorbereide programvoorbeeld. Maak dus seker dat u dit by u XOD -werkruimte voeg.

Proses:

• Installeer die XOD IDE -sagteware op u rekenaar.
• Voeg die biblioteek van gabbapeople/elektrisiteitsmeter by die werkruimte.
• Skep 'n nuwe projek en noem dit smth.

Vervolgens gaan ek beskryf hoe om hierdie toestel in XOD te programmeer.

Ek het ook die skermkiekie met die uitgebreide weergawe van die program by die laaste instruksiestap aangeheg.

Stap 12: Programmering

Hier is nodusse wat u benodig:

Die knooppunt acs712-20a-ac-stroom-sensor

Dit is die eerste knoop wat op die pleister geplaas word. Dit word gebruik om die momentale stroom te meet. In hierdie biblioteek is daar 3 verskillende tipes nodusse. Hulle verskil in die tipe meterdoppe. Kies die een wat ooreenstem met u tipe sensor. Ek plaas die acs712-20a-ac-current-sensor node. Hierdie knoop lewer 'n waarde van die huidige intensiteit in ampère uit.

By die PORT -pen van hierdie knoop moet ek die waarde van die Arduino Micro -pen sit waarmee ek my huidige sensor gekoppel het. Ek het die seinpen van die sensor aan die A0 Arduino -pen gesoldeer, en ek het die waarde A0 aan die PORT -pen gesit.

Die waarde op die UPD -pen moet voortdurend ingestel word om die huidige intensiteit voortdurend te meet nadat u die toestel aangeskakel het. Ek moet ook die frekwensie spesifiseer vir AC -meting. In my elektrisiteitsnetwerk is die wisselstroomfrekwensie gelyk aan 50 Hz. Ek plaas die waarde 50 op die frekwensie FRQ -pen.

Die vermenigvuldig knooppunt

Dit bereken die elektriese krag. Elektriese krag is die produk van die vermenigvuldiging van stroom tot spanning.

Plaas die vermenigvuldigingsknooppunt en koppel een van sy penne met die sensorknoop en plaas die wisselspanningswaarde op die tweede pen. Ek stel die waarde van 230. Dit verwys na die spanning in my elektrisiteitsnetwerk.

Die integrate-dt node

Met twee vorige nodusse kan die stroom en krag van die toestel onmiddellik gemeet word. Maar u moet bereken hoe die kragverbruik mettertyd verander. Hiervoor kan u die onmiddellike kragwaarde integreer met die integrate-dt-knoop. Hierdie knoop sal die huidige kragwaarde ophoop.

Die UPD -pen veroorsaak 'n opgedateerde waarde -opdatering, terwyl die RST -pen die opgehoopte waarde op nul stel.

Die tot-geld-knoop

Na integrasie, by die uitvoer van die integrate-dt-knoop, kry u die elektriese kragverbruik in watt per sekonde. Om dit meer gerieflik te maak om die geld wat jy spandeer het, te tel, plaas die to-money node op die pleister. Hierdie node skakel die kragverbruik om van watt per sekonde na kilowatt per uur en vermenigvuldig die opgehoopte waarde met die koste van een kilowatt per uur.

Sit die prys van een kilowatt per uur op die PRC -pen.

Met die geld-node word die opgehoopte waarde van elektrisiteitsverbruik omgeskakel na die hoeveelheid geld wat bestee word. Hierdie knoop lewer dit in dollars uit.

Al wat u hoef te doen is om hierdie waarde op die skerm te wys.

Die teks-lcd-8x2-knoop

Ek gebruik 'n LCD -skerm met 2 reëls, vier 8 karakters. Ek het die teks-lcd-8x2-knoop vir hierdie vertoning geplaas en alle poortpen-waardes opgestel. Hierdie poortpenne stem ooreen met die Arduino -mikropoort waaraan die skerm gesoldeer is.

Op die eerste reël van die skerm, by die L1 -pen, het ek die string "Total:" geskryf.

Ek het die uitvoerpen van die to-money-node aan die L2-pen gekoppel om die hoeveelheid geld op die tweede reël van die skerm te wys.

Die pleister is gereed.

Druk Deploy, kies die bordtipe en laai dit op die toestel op.

Stap 13: Uitgebreide program

U kan die program op u eie uitbrei vanaf die vorige stap. Kyk byvoorbeeld na die aangehegte skermkiekie.

Hoe kan die pleister verander word?

• Koppel die uitset van die acs712-20a-ac-stroom-sensor direk aan die vertoningsknooppunt om die kortstondige stroomwaarde op die skerm sonder ander berekeninge uit te voer.
• Koppel die uitset van die vermenigvuldigingsknooppunt direk aan die vertoonknooppunt om die elektriese krag wat tans verbruik word, uit te voer;
• Koppel die uitset van die integreer-dt-knoop direk met die vertoonknoop om die opgehoopte verbruikswaarde uit te voer;
• Stel die toonbank terug deur op 'n knoppie te druk. Dit is 'n goeie idee, maar ek het vergeet om 'n plek vir 'n knoppie op my toestel by te voeg =). Plaas die knoopknoop op die pleister en koppel sy PRS-pen met die RST-pen van die integrate-dt-knoop.
• U kan 'n toestel skep met 'n skerm wat groter is as 8x2 en alle parameters terselfdertyd vertoon. As u die 8x2-skerm soos ek gaan gebruik, gebruik die konkat, formaat-nommer, pad-met-nulle-nodes om al die waardes in rye te pas.

Maak u eie toestel en ontdek die gulsigste tegniek tuis!

U kan hierdie toestel baie nuttig vind in die huishouding om elektrisiteit te bespaar.

Sien jou binnekort.