DIY Arduino Multifunction Energy Meter V1.0: 13 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

I denne Instructable vil jeg vise dig, hvordan du laver en Arduino -baseret multifunktionsenergimåler. Denne lille måler er en meget nyttig enhed, der viser vigtige oplysninger om elektriske parametre. Enheden kan måle 6 nyttige elektriske parametre: Spænding, strøm, strøm, energi, kapacitet og temperatur. Denne enhed er kun egnet til jævnstrømslaster såsom solcelleanlæg. Du kan også bruge denne måler til måling af batterikapacitet.

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

Forbrugsvarer

Brugte komponenter:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0,96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo -batteri (Amazon)

6. Skrueterminaler (Amazon)

7. Kvinde / mandlige overskrifter (Amazon)

8. Perforeret bræt (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Slide Switch (Amazon)

Brugte værktøjer og instrumenter:

1. Loddejern (Amazon)

2. Wire Stripper (Amazon)

3. Multimeter (Amazon)

4. Elektrisk tester (Amazon)

Trin 1: Hvordan fungerer det?

Hjertet i energimåleren er et Arduino Pro Micro -kort. Arduino registrerer strøm og spænding ved hjælp af INA219 strømføleren, og temperaturen registreres af temperatursensoren DS18B20. Ifølge denne spænding og strøm udfører Arduino matematik til beregning af effekt og energi.

Hele skematikken er opdelt i 4 grupper

1. Arduino Pro Micro

Den strøm, der kræves til Arduino Pro Micro, leveres fra et LiPo/ Li-Ion-batteri via en skydekontakt.

2. Strømføler

Nuværende sensor INA219 er forbundet til Arduino -kortet i I2C -kommunikationstilstand (SDA og SCL -pin).

3. OLED Display

I lighed med den aktuelle sensor er OLED -skærmen også forbundet til Arduino -kortet i I2C -kommunikationstilstanden. Adressen for begge enheden er imidlertid forskellig.

4. Temperatursensor

Her har jeg brugt DS18B20 temperatursensor. Den bruger en en-tråds protokol til at kommunikere med Arduino.

Trin 2: Test af brødbræt

Først laver vi kredsløbet på et brødbræt. Den største fordel ved et loddefrit brødbræt er, at det er loddeløst. Således kan du nemt ændre designet bare ved at frakoble komponenter og ledninger, som du har brug for.

Efter at have testet brødbrættet lavede jeg kredsløbet på et perforeret bræt

Trin 3: Forbered Arduino Board

Arduino Pro Micro kommer uden lodning af headers pin. Så du skal først lodde overskrifterne i Arduino.

Indsæt dine hanhoveder med lang side nedad i et brødbræt. Nu, hvor overskrifterne er installeret, kan du let tabe Arduino -kortet på plads oven på overskriftsstiften. Lod derefter alle stifterne til Arduino Board.

Trin 4: Forbered overskrifterne

For at montere Arduino, OLED -skærmen, strømføleren og temperatursensoren skal du bruge en kvindelig straight headers pin. Når du køber de lige overskrifter, er de for lange til, at komponenterne kan bruges. Så du skal trimme dem ned til en passende længde. Jeg brugte en nipper til at trimme den ned.

Følgende er detaljerne om overskrifterne:

1. Arduino Board - 2 x 12 ben

2. INA219 - 1 x 6 ben

3. OLED - 1 x 4 ben

4. Temp. Sensor - 1 x 3 ben

Trin 5: Lodd de kvindelige overskrifter

Efter at have forberedt den kvindelige headers pin, loddes dem til det perforerede bræt. Efter lodning af hovedstifterne skal du kontrollere, om alle komponenter passer perfekt eller ej.

Bemærk: Jeg vil anbefale lodning af den aktuelle sensor direkte til brættet i stedet for gennem hunhovedet.

Jeg har tilsluttet mig via header -pin til genbrug af INA219 til andre projekter.

Trin 6: Monter temperatursensoren

Her bruger jeg DS18B20 temperatursensoren i TO-92 pakken. Ved at overveje den lette udskiftning har jeg brugt en 3 -pin hunoverskrift. Men du kan direkte lodde sensoren til det perforerede bræt.

Trin 7: Lodde skrueterminalerne

Her bruges skrueterminaler til ekstern tilslutning til kortet. De eksterne forbindelser er

1. Kilde (batteri / solpanel)

2. Indlæs

3. Strømforsyning til Arduino

Den blå skrueterminal bruges til strømforsyning til Arduino, og to grønne terminaler bruges til kilde- og belastningsforbindelse.

Trin 8: Lav kredsløbet

Efter lodning af hunhoveder og skrueterminaler skal du slutte elektroderne i henhold til skematisk diagram vist ovenfor.

Forbindelserne er ret lige frem

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 gennem en 4,7K pull -up modstand

VCC -> VCC

Tilslut til sidst skrueterminalerne i henhold til skematisk.

Jeg har brugt 24AWG farvede ledninger til at lave kredsløbet. Lod ledningen i henhold til kredsløbsdiagrammet.

Trin 9: Montering af standoffs

Efter lodning og ledninger monteres afstandene i 4 hjørner. Det vil give tilstrækkelig frigang til loddeled og ledninger fra jorden.

Trin 10: PCB -design

Jeg har designet en brugerdefineret print til dette projekt. På grund af den nuværende pandemiske COVID-19-situation kan jeg ikke afgive en ordre til dette printkort. Så jeg har ikke testet printkortet endnu.

Du kan downloade Gerber -filerne fra PCBWay

Når du afgiver en ordre fra PCBWay, får jeg en 10% donation fra PCBWay for et bidrag til mit arbejde. Din lille hjælp kan tilskynde mig til at gøre mere fantastisk arbejde i fremtiden. Tak for dit samarbejde.

Trin 11: Kraft og energi

Strøm: Strøm er produktet af spænding (volt) og strøm (Amp)

P = VxI

Effektenhed er Watt eller KW

Energi: Energi er et produkt af effekt (watt) og tid (time)

E = Pxt

Enhed for energi er Wattime eller Kilowattime (kWh)

Kapacitet: Kapacitet er et produkt af strøm (Amp) og tid (time)

C = I x t

Enhed for kapacitet er Amp-time

For at overvåge effekten og energien over er logik implementeret i software, og parametrene vises i et 0,96-tommer OLED-display.

Billedkredit: imgoat

Trin 12: Software og biblioteker

Download først koden, der er vedhæftet nedenfor. Download derefter følgende biblioteker og installer dem.

1. Adafruit INA219 bibliotek

2. Adafruit SSD1306 -bibliotek

3. DallasTemperatur

Efter installation af alle bibliotekerne skal du indstille det korrekte kort og COM -port, og derefter uploade koden.

Trin 13: Afsluttende test

For at teste kortet har jeg tilsluttet et 12V batteri som kilde og en 3W LED som belastning.

Batteriet er tilsluttet skrueterminalen under Arduino, og LED er forbundet til skrueterminalen under INA219. LiPo -batteriet er tilsluttet den blå skrueterminal, og tænd derefter kredsløbet ved hjælp af skydekontakten.

Du kan se, at alle parametrene vises på OLED -skærmen.

Parametrene i den første kolonne er

1. Spænding

2. Strøm

3. Strøm

Parametrene i den anden kolonne er

1. Energi

2. Kapacitet

3. Temperatur

For at kontrollere nøjagtigheden brugte jeg mit multimeter og en tester som vist ovenfor. Nøjagtigheden ligger tæt på dem. Jeg er virkelig tilfreds med denne gadget i lommeformat.

Tak fordi du læste min Instructable. Hvis du kan lide mit projekt, så glem ikke at dele det. Kommentarer og feedback er altid velkomne.