מד אנרגיה רב תכליתי Arduino DIY V1.0: 13 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

במדריך זה אראה לך כיצד להכין מד אנרגיה רב תכליתי המבוסס על ארדואינו. מד קטן זה הוא מכשיר שימושי מאוד המציג מידע חשוב על פרמטרים חשמליים. המכשיר יכול למדוד 6 פרמטרים חשמליים שימושיים: מתח, זרם, הספק, אנרגיה, קיבולת וטמפרטורה. מכשיר זה מתאים רק לעומסי DC כגון מערכות PV סולאריות. אתה יכול גם להשתמש במד זה למדידת קיבולת הסוללה.

המד יכול למדוד עד טווח מתח בין 0 - 26V וזרם מרבי של 3.2A.

אספקה

רכיבים בשימוש:

1. Arduino Pro Micro (אמזון)

2. INA219 (אמזון)

3. 0.96 אינץ 'OLED (אמזון)

4. DS18B20 (אמזון)

5. סוללת ליפו (אמזון)

6. מסופי בורג (אמזון)

7. כותרות נקבה / זכר (אמזון)

8. לוח מחורר (אמזון)

9. 24 AWG חוט (אמזון)

10. מתג שקופיות (אמזון)

כלים וכלים בשימוש:

1. מלחם (אמזון)

2. חשפן חוטים (אמזון)

3. מולטימטר (אמזון)

4. בודק חשמל (אמזון)

שלב 1: איך זה עובד?

הלב של מד האנרגיה הוא לוח Arduino Pro Micro. הארדואינו מזהה את הזרם והמתח באמצעות חיישן הזרם INA219 והטמפרטורה מורגשת על ידי חיישן הטמפרטורה DS18B20. על פי מתח וזרם זה, Arduino עושה את החשבונות לחישוב הספק ואנרגיה.

הסכימה השלמה מחולקת ל -4 קבוצות

1. Arduino Pro Micro

הכוח הנדרש ל- Arduino Pro Micro מסופק מסוללת LiPo/ Li-Ion באמצעות מתג שקופיות.

2. חיישן זרם

חיישן הזרם INA219 מחובר ללוח Arduino במצב תקשורת I2C (סיכת SDA ו- SCL).

3. תצוגת OLED

בדומה לחיישן הנוכחי, תצוגת OLED מחוברת גם ללוח Arduino במצב תקשורת I2C. עם זאת, הכתובת של שני המכשירים שונה.

4. חיישן טמפרטורה

כאן השתמשתי בחיישן הטמפרטורה DS18B20. הוא משתמש בפרוטוקול של חוט אחד כדי לתקשר עם ה- Arduino.

שלב 2: בדיקת לוח לחם

ראשית, נכין את המעגל על לוח קרש. היתרון העיקרי של קרש לחם ללא הלחמה הוא שהוא ללא הלחמה. כך תוכל לשנות את העיצוב בקלות על ידי ניתוק הרכיבים והלידים כפי שאתה צריך.

לאחר שביצעתי את בדיקות לוח הלחם, עשיתי את המעגל על לוח מחורר

שלב 3: הכינו את לוח הארדואינו

ה- Arduino Pro Micro מגיע ללא הלחמת סיכת הכותרות. אז אתה צריך קודם כל להלחם את הכותרות בארדואינו.

הכנס את הכותרות הגבריות שלך כלפי מטה לתוך לוח הלחם. כעת, כשהכותרות מותקנות, תוכל להוריד את לוח הארדואינו בקלות למקומו על סיכת הכותרות. ואז הלחמה כל הסיכות ללוח Arduino.

שלב 4: הכינו את הכותרות

כדי להרכיב את ארדואינו, תצוגת OLED, חיישן זרם וחיישן טמפרטורה, אתה צריך סיכת כותרות ישרות נקבה. כאשר אתה רוכש את הכותרות הישרות, הם יהיו ארוכים מדי לשימוש ברכיבים. אז, יהיה עליך לקצץ אותם לאורך המתאים. השתמשתי בכפפה כדי לקצץ אותה.

להלן הפרטים אודות הכותרות:

1. לוח ארדואינו - 2 x 12 סיכות

2. INA219 - 1 x 6 סיכות

3. OLED - 1 x 4 סיכות

4. טמפ '. חיישן - 1 x 3 סיכות

שלב 5: הלחמה של הכותרות הנשיות

לאחר הכנת סיכת הכותרות הנשיות, הלחמי אותן ללוח המחורר. לאחר הלחמת סיכות הכותרת, בדוק אם כל הרכיבים מתאימים בצורה מושלמת או לא.

הערה: אני אמליץ להלחם את החיישן הנוכחי ישירות ללוח במקום דרך הכותרת הנשית.

התחברתי דרך סיכת הכותרת לשימוש חוזר ב- INA219 לפרויקטים אחרים.

שלב 6: הרכיב את חיישן הטמפרטורה

כאן אני משתמש בחיישן הטמפרטורה DS18B20 בחבילת TO-92. בהתחשב בהחלפה הקלה, השתמשתי בכותרת נקבה בעלת 3 פינים. אבל אתה יכול להלחם ישירות את החיישן ללוח המחורר.

שלב 7: הלחמת מסופי הברגים

כאן משמשים מסופי בורג לחיבור חיצוני ללוח. החיבורים החיצוניים הם

1. מקור (סוללה / פאנל סולארי)

2. טען

3. אספקת חשמל לארדואינו

מסוף הבורג הכחול משמש לאספקת חשמל ל- Arduino ושני מסופים ירוקים משמשים לחיבור מקור ועומס.

שלב 8: צור את המעגל

לאחר הלחמת כותרות הנקבה ומסופי הברגים, עליך להצטרף לרפידות לפי התרשים הסכימטי המוצג לעיל.

החיבורים די ישרים קדימה

INA219 / OLED -> ארדואינו

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> ארדואינו

GND -> GND

DQ -> D4 דרך נגד משיכה של 4.7K

VCC -> VCC

לבסוף, חבר את מסופי הבורג לפי הסכימה.

השתמשתי בחוטים בצבע 24AWG כדי ליצור את המעגל. הלחם את החוט לפי תרשים המעגל.

שלב 9: הרכבת הסטנדאפים

לאחר הלחמה וחיווט, הרכיבו את הסטנדים ב -4 פינות. הוא יספק מספיק מרווח למפרקי הלחמה ולחוטים מהקרקע.

שלב 10: עיצוב PCB

תכננתי PCB מותאם אישית לפרויקט זה. עקב המצב הנוכחי במגיפת COVID-19, אינני יכול לבצע הזמנה עבור ה- PCB הזה. אז עדיין לא בדקתי את ה- PCB.

אתה יכול להוריד את קבצי Gerber מ- PCBWay

כאשר אתה מבצע הזמנה מ- PCBWay, אקבל תרומה של 10% מ- PCBWay עבור תרומה לעבודה שלי. העזרה הקטנה שלך עשויה לעודד אותי לעשות עוד עבודה מדהימה בעתיד. תודה על שיתוף הפעולה.

שלב 11: כוח ואנרגיה

כוח: כוח הוא תוצר של מתח (וולט) וזרם (אמפר)

P = VxI

יחידת הספק היא וואט או KW

אנרגיה: אנרגיה היא תוצר של כוח (וואט) וזמן (שעה)

E = Pxt

יחידת האנרגיה היא שעה ואט או קילוואט (קילוואט)

קיבולת: הקיבולת היא תוצר של זרם (אמפר) וזמן (שעה)

C = I x t

יחידת הקיבולת היא Amp-Hour

כדי לפקח על הכוח והאנרגיה מעל ההיגיון מיושם בתוכנה והפרמטרים מוצגים בתצוגת OLED בגודל 0.96 אינץ '.

קרדיט תמונה: imgoat

שלב 12: תוכנה וספריות

ראשית, הורד את הקוד המצורף למטה. לאחר מכן הורד את הספריות הבאות והתקן אותן.

1. ספריית INA219 של Adafruit

2. ספריית Adafruit SSD1306

3. טמפרטורת דאלאס

לאחר התקנת כל הספריות, הגדר את הלוח הנכון ויציאת ה- COM ולאחר מכן העלה את הקוד.

שלב 13: בדיקה אחרונה

כדי לבדוק את הלוח, חיברתי סוללת 12V כמקור ונורית 3W כעמסה.

הסוללה מחוברת למסוף הבורג שמתחת ל- Arduino ו- LED מחובר למסוף הבורג שמתחת ל- INA219. סוללת LiPo מחוברת למסוף הבורג הכחול ולאחר מכן מפעילה את המעגל באמצעות מתג השקופיות.

אתה יכול לראות את כל הפרמטרים המוצגים במסך OLED.

הפרמטרים בעמודה הראשונה הם

1. מתח

2. זרם

3. כוח

הפרמטרים בעמודה השנייה הם

1. אנרגיה

2. קיבולת

3. טמפרטורה

כדי לבדוק את הדיוק השתמשתי במולטימטר ובבוחן כפי שמוצג למעלה. הדיוק קרוב אליהם. אני ממש מרוצה מהגאדג'ט הזה בגודל כיס.

תודה שקראת את ההוראה שלי. אם אתה אוהב את הפרויקט שלי, אל תשכח לשתף אותו. הערות ומשוב תמיד יתקבלו בברכה.