מד V/A זעיר עם INA219: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

נמאס לך לחבר מחדש את המולטימטר שלך כשאתה רוצה למדוד מתח וזרם גם בפרויקט קטן? מד V/A זעיר הוא המכשיר שאתה צריך!

אין שום דבר חדש בחיישן הזרם הצד גבוה של INA219. ישנם הרבה פרויקטים טובים המנצלים את יכולתה למדוד זרם ומתח על עומס. קיבלתי מקור בהשראת היוטיובר ג'וליאן אילט וסרטון "פרויקט הארדואינו של 10 דקות - חיישן זרם INA219". אבל רציתי מד קומפקטי עם ממשק פשוט ומארז מודפס בתלת מימד - אז החלטתי להכין אותו בעצמי.

אודות חיישן INA219:

ה- INA219 מסוגל למדוד ± 3.2A ברזולוציה של 0.1mA. זה עושה זאת על ידי מדידת ירידת המתח מעל הנגד של 0.1 אוהם במחשב הלוח. כך שהחיישן יציג ירידת מתח קטנה מאוד אך רק 320 mV במקרה הגרוע ביותר (3.2A). כדוגמה ב 100 mA הירידה היא 10 mV בלבד. אם אתה רוצה, אפשר לשנות את הנגד כדי לקבל טווח או רזולוציה גבוהים יותר. במקביל החיישן מודד גם את מתח האוטובוס ברזולוציה של 4 mV. מניסיוני קריאות המתח מדויקות מאוד. הדיוק של הקריאות הנוכחיות תלוי בהתנגדות בפועל של הנגד שלך. הם בדרך כלל עם סובלנות של 1% (אבל לא בטוח שאתה צריך לסמוך על לוחות eBay הזולים). אני מאמין שאפשר יהיה לכייל את התוצאות אם אתה יודע את הערך המדויק של הנגד. אבל לא התעמקתי בזה יותר מכיוון שהדיוק מספיק טוב לצרכים שלי. לחיישן יש הגדרות רווח שונות - אלה לא ישפיעו על הרזולוציה אך עוזרות להפחית רעש בטווחים הנמוכים.

תכונות של מד זעיר V/A:

• יכול להיות מופעל באמצעות USB או מכניסת החשמל.

  • כאשר הוא מסופק מ- USB, ספק הכניסה יכול לנוע בין 0 - 26V. רק זרם הדליפה של החיישן משפיע על כניסת החשמל. נחמד אם אתה רוצה לאמת את קיבולת הסוללה.
  • כאשר הוא מסופק מכניסת חשמל זה יכול לנוע בין 4 - 15V. (מגבלות של ווסת מתח ארדואינו).
  • הקלט הנבחר מזוהה בעת אתחול או שינוי ויציג הודעת טווח למשתמש.
• יכול להציג מתח, זרם, הספק ו- mAh בו זמנית.
• ניתן לאפס mAh.
• ממשק כפתור אחד עם לחיצה קצרה / ארוכה.
• בחר טווחי INA219: 26V / 3.2A, 26V / 1A או 16V / 0.4A.
• בחר קצב דגימה 100, 200, 500 או 1000 אלפיות השנייה.
• הפעל/השבת את חיישן השינה כדי להוריד את זרם הדליפה בחיישן.
• ההגדרות מאוחסנות ב- EEPROM ונטענות מחדש בעת האתחול

• ממשק טורי

  • מדפיס תוצאות בסדרה. יכול לשמש לכריתת עצים.
  • שנה הגדרות באמצעות פקודות טוריות

אספקה

1x Arduino Nano - דוגמה של Arduino Nano eBay

1x לוח חיישן INA219 - דוגמת eBay חיישן סגולה INA219

1x OLED 0.96 "I2C 128X64 4 פינים - OLED 0.96" Blue I2C דוגמא eBay

1x TTP223 מתג מגע קיבולי - TTP223 כפתור מגע קיבולי PCB eBay

1x נקבה לשקע ספק כוח נקבה - דוגמה ל- eBay של נקבת חשמל של נקבת חשמל

1x שקע ספק כוח זכר - שקע חשמל זכר עם מסופי בורג לדוגמא eBay או שקע חשמל זכר עם דוגמאות Push של eBay

1x מתג הזזה 2 מיקום 6 פינים - מתג הזזה 6 פינים למשל eBay

חוטים

מחבר זכר 1x 5 פינים (אופציונלי) - 2.54 כותרות סיכות זכר לדוגמא eBay

מחבר נקבה 5 פינים (אופציונלי) - מחבר Dupont להגדיר דוגמה ל- eBay או 2.54 5 פינים מחבר בשורה אחת

צינור כיווץ חום (אופציונלי)

כלים:

ברזל הלחמה

מדפסת תלת מימד (אם אתה רוצה את המארז המודפס בתלת מימד)

אקדח דבק

שלב 1: תרשימים

הכנתי שתי גרסאות של התרשימים. מסורתי ותמונת תמונה. החיבורים זהים כך שתוכל להשתמש בכל מה שאתה מעדיף.

תיאור

צג OLED וחיישן INA219 משתמשים שניהם ב- I2C ולכן הם זקוקים ל- SDA ו- SCL המחוברים ל- A4 ו- A5.

את הפלט של חיישן המגע הקיבולי נחבר ל- D2 לקלט.

מתג השקופיות כולל 6 סיכות - שתי שורות של 3 סיכות. שורה אחת תשמש לחיבור קלט החשמל ל- Vin בארדואינו. השורה השנייה תחבר את D6 לקרקע. באמצעות משיכה פנימית ב- D6 ה- Arduino יוכל לראות אם הוא מחובר לחשמל ב- Vin או לא.

אחרון ניתב את המחבר החיובי של כניסת החשמל (שקע החשמל הנשי) דרך INA219 ליציאה החיובית (שקע החשמל הגברי). כך החיישן מסוגל למדוד את הזרם הזורם דרכו.

שלב 2: הדפסת המארז

המארז מורכב מקופסה ומכסה. שניהם צריכים להיות קלים להדפסה ורוב המדפסות מסוגלות להדפיס אותן ללא תמיכה. אבל אתה יכול להוסיף תמיכה אם אתה רוצה.

בסיום שני החלקים מתחברים יחד. אם אתה מאוד זהיר תוכל לפתוח אותו שוב. אבל שני מנעולי האביב מעט שבירים ויכולים להישבר אם לא תיזהר.

אין לך מדפסת תלת מימד?

אם אין לך גישה למדפסת תלת מימד אני בטוח שאפשר להכין מארז אחר. אתה יכול לקנות מארז/קופסא של פלסטיק או אלומיניום. או שאתה יכול להכין משהו בעצמך מעץ או מקרטון. תהיה יצירתי!

שלב 3: הרכבת המכסה

המכסה מכיל את מסך OLED ולחצן המגע הקיבולי. חוטי הלחמה על הרכיבים לפני הדבקתם במקומם בעזרת אקדח דבק. היזהר ממסך ה- OLED - לפעמים הזכוכית מותקנת על גבי הלוח המודפס. אז יישר את זה לפני שתדביק אותו במקום. אם יש לך מחבר בעל 5 פינים, הוסף אותו לחוטים. אם לא, עדיין ניתן לחבר את המסך ואת הכפתור ישירות ל- Arduino - אבל קצת יותר קשה לעבוד איתו.

שלב 4: הרכבת התיבה הראשית

הר את שקע החשמל הנשי ואת מתג השקופיות והברג אותם למקומם. אם אינך יכול למצוא ברגים קטנים המתאימים למתג אתה יכול פשוט להדביק אותו במקומו. אני חושב שקיבלתי את שלי מכונן DVD ישן שהפרקתי:)

הסר סיכות ומחברים מה- INA219 (אם מותקן) אין מספיק מקום לכך בקופסה. לאחר מכן, חברו את ה- Arduino ו- INA219 במלואם לפני הדבקתם במקומם בקופסה. שוב הוסף את מחבר 5 הפינים אם יש לך אותו - או פשוט חבר אותו ישירות למכסה.

לאחר מכן השלימו את החיווט למתג ושקעי חשמל. על מתג ההחלקה חוטי הלחמה לשני הפינים הקרובים לשקע החשמל הנשי בשתי השורות. בדרך זו תוכל להחליק את המתג לכיוון ה- USB כדי לבחור כוח USB. והחלק את המתג לכיוון קלט לצורך הספק הכניסה. קל לזכור!

אל תסגור את התיק עדיין! עדיף לבדוק שהכל עובד קודם.

שלב 5: תכנות הארדואינו

אם עדיין אין לך את Arduino IDE מותקן קבל אותו מ- arduino.cc

עליך גם להתקין את שתי הספריות U8g2 ו- Adafruit INA219. שניהם זמינים במנהל הספרייה. עבור Adafruit INA219 ודא שאתה מקבל גירסה 1.0.5 - הגרסאות החדשות דורשות ספריות נוספות וזיכרון פלאש, אך אינן מספקות פונקציונליות נוספת בשלב זה.

לאחר מכן קבל את קוד המקור המצורף במדריך זה (Tiny-VA-Meter.ino ו- FlashMem.h) או קבל את הגירסה העדכנית ביותר מ- GitHub Tiny-VA-Meter Git שלי. כעת פתח את Tiny-VA-Meter.ino עם ה- Arduino IDE.

חבר את מד ה- Tiny V/A למחשב שלך באמצעות כבל USB.

מתוך הכלים בחר לוח: "Arduino Nano", מעבד: "ATmega328P" והיציאה הנכונה. ייתכן שיהיה עליך לשנות את המעבד ל- "ATmega328P (מטען אתחול ישן)" בהתאם לארדואינו שלך. אם יש לך טעויות תקשורת נסה זאת.

לחץ על כפתור ההעלאה והמתן עד שיסתיים.

שלב 6: בדוק שהכל עובד

לפני סגירת המארז כדאי לבדוק שהכל מחובר כהלכה. תוכל לבצע את השלבים הבאים כדי לאמת את כל הרכיבים:

1. מכוח USB הצג צריך להאיר ולהציג קריאות (ללא קשר למיקום מתג השקופיות).

2. בדוק שאתה יכול לעבור לתפריט על ידי הקשה על הכפתור.

3. הפעילו כוח על הכניסה ובדקו שהמד מציג את המתח הנכון.

4. נסה להזיז את מתג השקופית וודא כי המונה מציג את הודעות הטווח.

5. כעת תוכל לנסות להגדיר את מתג השקופית לכניסת חשמל ולנתק את ה- USB. המונה עדיין אמור לעבוד.

6. לבסוף אתה אמור להיות מסוגל לחבר עומס או מכשיר ליציאה ולבדוק שהחיישן קורא את הציור הנוכחי.

אם כל השלבים הללו היו מוצלחים, המד שלך אמור לפעול בצורה מושלמת! אתה יכול להצמיד את המכסה למקומו עכשיו!

שלב 7: למד לנווט בתפריט

בעת אתחול המטר יתחיל בהצגת טווח הכניסה הזמין בהתאם למיקום מתג השקופיות: "טווח קלט: 0-26V 3.2A" או "טווח קלט: 4-15V 3.2A". ההודעה תוצג למשך מספר שניות בלבד, אך ניתן לדלג עליה בלחיצה קצרה. אם מתג השקופיות משתנה לאחר האתחול, הודעה חדשה תופיע שוב למשך מספר שניות.

בקיצור אתה מנווט בלחיצה קצרה ובוחר בלחיצה ארוכה (1 שניות).

למד יש 3 עמודים עיקריים: תצוגת V/A, תצוגת V/A/W/Ah והגדרות. לחיצה קצרה על הכפתור תקפוץ בין הדפים הללו.

בדף V/A/W/Ah אתה יכול לאפס mAh בלחיצה ארוכה.

בדף ההגדרות ניתן להזין הגדרות בלחיצה ארוכה. כעת תוכל שוב לנווט בין הגדרות שונות בלחיצה קצרה. ההגדרות הזמינות הן "טווח חיישנים", "קצב רענון" ו"שינת חיישן ". אתה מחליף כל הגדרה בלחיצה ארוכה. בעת ניווט מעבר להגדרה האחרונה המטר יחזור לתפריט התצוגה V/A.

שלב 8: שימוש בממשק הסידורי

כאשר אתה מחובר למחשב עם USB אתה יכול להשתמש במסך הסידורי של Arduino (או במסוף אחר) כדי לתקשר עם מד V/A זעיר. הוא משתמש ב- baudrate 115200.

עם קצב הדגימה שנבחר המטר ישדר את כל הקריאות באמצעות סדרות ותוכלו לקרוא זאת בקלות במסוף.

אבל אתה יכול גם לשנות את ההגדרות על מד הזרם V/A עם פקודות טוריות. הקפד לבחור "Newline" כסיום השורה.

כל פקודה לא חוקית תציג את תפריט העזרה:

פקודות:- איפוס (איפוס mAh)

- קרא (השב עם התוצאות האחרונות)

- יומן x (tx אוטומטי של דגימות - x יכול להיות מופעל או כבוי)

- שינה x (שינה INA219 בין הדגימות - x יכול להיות מופעל או כבוי)

- רענן x (הגדר מסך וקצב רענון סדרתי. x יכול להיות 100, 200, 500 או 1000)

- טווח x (הגדר טווח INA219. x יכול להיות 0 עבור 3.2A, 1 עבור 1A או 2 עבור 0.4A)

לדוגמה הקלד "רענן 1000" כדי לשנות את קצב הדגימה לשנייה אחת. או הקלד "התנתק" כדי להשבית שידורים אוטומטיים של תוצאות. המונה ישיב עם "אישור" אם הוא יצליח.

שלב 9: בוצע

עכשיו השתמש בו כדי למדוד משהו מהנה:)

ניסיתי להוסיף את כל התכונות שנראות לי שימושיות. אבל אל תהסס לבצע שינויים משלך. ובבקשה שתף אם תוכל לבצע שיפורים מדהימים במדד V/A הזעיר!

עודכן 14/06-2020: שונה דרייבר והוספת תכונות נוספות! עדיין לא מכוסה במדריך זה - אך תוכל לבדוק זאת ב- GitHub שלי.