DIY Arduino Multifunction Energy Meter V1.0: 13 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Sa Instructable na ito, ipapakita ko sa iyo kung paano gumawa ng isang Arduino na nakabatay sa Multifunction Energy Meter. Ang maliit na Meter na ito ay isang napaka kapaki-pakinabang na aparato na nagpapakita ng mahalagang impormasyon sa mga electrical parameter. Maaaring sukatin ng aparato ang 6 na kapaki-pakinabang na mga parameter ng elektrikal: Boltahe, Kasalukuyan, Lakas, Enerhiya, Kapasidad, at Temperatura. Ang aparatong ito ay angkop lamang para sa mga pag-load ng DC tulad ng mga sistemang Solar PV. Maaari mo ring gamitin ang meter na ito para sa pagsukat ng kapasidad ng baterya.

Maaaring sukatin ng Meter ang hanggang sa saklaw ng boltahe mula 0 - 26V at isang maximum na kasalukuyang 3.2A.

Mga gamit

Mga Ginamit na Mga Bahagi:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0.96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo Battery (Amazon)

6. Mga Screw Terminal (Amazon)

7. Mga Header ng Babae / Lalaki (Amazon)

8. Perforated Board (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Slide Switch (Amazon)

Ginamit ang Mga Tool at Instrumento:

1. Soldering Iron (Amazon)

2. Wire Stripper (Amazon)

3. Multimeter (Amazon)

4. Electrical Tester (Amazon)

Hakbang 1: Paano Ito Gumagawa?

Ang puso ng Energy Meter ay isang Arduino Pro Micro board. Ang Arduino ay nararamdaman ang kasalukuyang at boltahe sa pamamagitan ng paggamit ng kasalukuyang sensor ng INA219 at ang temperatura ay na-sensed ng sensor ng temperatura DS18B20. Ayon sa boltahe at kasalukuyang ito, ginagawa ng Arduino ang matematika para sa pagkalkula ng lakas at enerhiya.

Ang Whole Schematic ay nahahati sa 4 na pangkat

1. Arduino Pro Micro

Ang lakas na kinakailangan para sa Arduino Pro Micro ay ibinibigay mula sa isang LiPo / Li-Ion Battery sa pamamagitan ng isang slide switch.

2. Kasalukuyang Sensor

Ang Kasalukuyang Sensor INA219 ay konektado sa Arduino board sa I2C mode ng komunikasyon (SDA at SCL pin).

3. OLED Display

Katulad ng kasalukuyang Sensor, ang display ng OLED ay konektado din sa Arduino board sa I2C mode ng komunikasyon. Gayunpaman, ang address para sa parehong aparato ay magkakaiba.

4. Temperatura Sensor

Dito ko nagamit ang sensor ng temperatura ng DS18B20. Gumagamit ito ng isang one-wire protocol upang makipag-usap sa Arduino.

Hakbang 2: Pagsubok sa Breadboard

Una, gagawin namin ang circuit sa isang Breadboard. Ang pangunahing bentahe ng isang solderless breadboard ay ito, walang solder. Sa gayon madali mong mababago ang disenyo sa pamamagitan lamang ng pag-aalis ng mga sangkap at mga lead hangga't kailangan mo.

Matapos gawin ang pagsubok sa breadboard, gumawa ako ng circuit sa isang Butas na Butas

Hakbang 3: Ihanda ang Arduino Board

Ang Arduino Pro Micro ay dumating nang hindi hinihinang ang mga header pin. Kaya kailangan mo munang ihihinang ang mga header sa Arduino.

Ipasok ang iyong mga lalaking header sa gilid-pababa sa isang pisara. Ngayon, sa naka-install na mga header, madali mong mai-drop ang Arduino board sa lugar sa tuktok ng pin ng mga header. Pagkatapos ay solder ang lahat ng mga pin sa Arduino Board.

Hakbang 4: Ihanda ang Mga Header

Upang mai-mount ang Arduino, OLED display, kasalukuyang sensor, at sensor ng temperatura, kailangan mo ng ilang mga babaeng straight header pin. Kapag binili mo ang mga tuwid na header, masyadong mahaba ang mga ito para magamit ang mga sangkap. Kaya, kakailanganin mong i-trim ang mga ito sa isang naaangkop na haba. Gumamit ako ng nipper upang maibawas ito.

Ang sumusunod ay ang mga detalye tungkol sa mga header:

1. Arduino Board - 2 x 12 na mga pin

2. INA219 - 1 x 6 na mga pin

3. OLED - 1 x 4 na mga pin

4. Temp. Sensor - 1 x 3 na mga pin

Hakbang 5: Maghinang ng Mga Header ng Babae

Matapos ihanda ang pin ng mga header na babae, ihihinang ito sa butas na board. Matapos ang paghihinang ng mga pin ng header, suriin kung ang lahat ng mga bahagi ay ganap na umaangkop o hindi.

Tandaan: Inirerekumenda ko na maghinang ang kasalukuyang sensor nang direkta sa board sa halip na sa pamamagitan ng babaeng header.

Nakakonekta ako sa pamamagitan ng pin ng header para sa muling paggamit ng INA219 para sa iba pang mga proyekto.

Hakbang 6: I-mount ang Temperature Sensor

Narito ginagamit ko ang sensor ng temperatura ng DS18B20 sa TO-92 na pakete. Sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa madaling kapalit, gumamit ako ng isang 3 pin na babaeng header. Ngunit maaari mong direktang maghinang ang sensor sa butas na board.

Hakbang 7: Paghinang ng mga Screw Terminal

Dito ginagamit ang mga terminal ng tornilyo para sa panlabas na koneksyon sa board. Ang mga panlabas na koneksyon ay

1. Pinagmulan (Baterya / Solar Panel)

2. Mag-load

3. supply ng kuryente sa Arduino

Ginagamit ang terminal ng asul na turnilyo para sa supply ng kuryente sa Arduino at ginagamit ang dalawang berdeng mga terminal para sa koneksyon ng pinagmulan at pagkarga.

Hakbang 8: Gawin ang Circuit

Matapos ang paghihinang ng mga babaeng header at mga terminal ng tornilyo, kailangan mong sumali sa mga pad ayon sa diagram ng eskematiko na ipinakita sa itaas.

Ang mga koneksyon ay medyo tuwid

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 sa pamamagitan ng isang 4.7K pull-up risistor

VCC -> VCC

Sa wakas, ikonekta ang mga terminal ng tornilyo ayon sa eskematiko.

Gumamit ako ng mga kawad na may kulay na 24AWG upang makagawa ng circuit. Paghinang ng kawad ayon sa diagram ng circuit.

Hakbang 9: Pag-mount ng Standoffs

Pagkatapos ng paghihinang at mga kable, i-mount ang mga standoff sa 4 na sulok. Magbibigay ito ng sapat na clearance sa mga soldering joint at wires mula sa lupa.

Hakbang 10: Disenyo ng PCB

Nagdisenyo ako ng isang pasadyang PCB para sa proyektong ito. Dahil sa kasalukuyang sitwasyon ng pandemikong COVID-19, hindi ako nakapag-order para sa PCB na ito. Kaya hindi ko pa nasubok ang PCB.

Maaari mong i-download ang mga Gerber file mula sa PCBWay

Kapag nag-order ka mula sa PCBWay, makakakuha ako ng 10% na donasyon mula sa PCBWay para sa isang kontribusyon sa aking trabaho. Ang iyong munting tulong ay maaaring hikayatin akong gumawa ng mas kahanga-hangang gawain sa hinaharap. Salamat sa iyong pakikiisa.

Hakbang 11: Lakas at Enerhiya

Lakas: Ang lakas ay ang produkto ng boltahe (volt) at kasalukuyang (Amp)

P = VxI

Ang yunit ng kapangyarihan ay Watt o KW

Enerhiya: Ang enerhiya ay produkto ng lakas (watt) at oras (Oras)

E = Pxt

Ang Unit of Energy ay Watt Hour o Kilowatt Hour (kWh)

Kapasidad: Ang kapasidad ay produkto ng Kasalukuyang (Amp) at oras (Oras)

C = I x t

Ang yunit ng kapasidad ay Amp-Hour

Upang masubaybayan ang lakas at enerhiya sa itaas ng lohika ay ipinatupad sa software at ang mga parameter ay ipinapakita sa isang 0.96-inch OLED display.

Kredito sa imahe: imgoat

Hakbang 12: Software at Mga Aklatan

Una, i-download ang code na nakakabit sa ibaba. Pagkatapos i-download ang mga sumusunod na aklatan at i-install ang mga ito.

1. Adafruit INA219 Library

2. Adafruit SSD1306 Library

3. DallasTemperature

Pagkatapos i-install ang lahat ng mga aklatan, itakda ang tamang board at COM port, pagkatapos ay i-upload ang code.

Hakbang 13: Pangwakas na Pagsubok

Upang subukan ang board, nakakonekta ako sa isang 12V na baterya bilang isang mapagkukunan at isang 3W LED bilang isang pagkarga.

Ang baterya ay nakakonekta sa terminal ng tornilyo sa ibaba ng Arduino at ang LED ay konektado sa terminal ng tornilyo sa ibaba ng INA219. Ang baterya ng LiPo ay nakakonekta sa asul na terminal ng tornilyo at pagkatapos ay lumipat SA circuit sa pamamagitan ng paggamit ng slide switch.

Maaari mong makita ang lahat ng mga parameter na ipinapakita sa OLED screen.

Ang mga parameter sa unang haligi ay

1. Boltahe

2. Kasalukuyan

3. Kapangyarihan

Ang mga parameter sa pangalawang haligi ay

1. Enerhiya

2. Kapasidad

3. Temperatura

Upang suriin ang kawastuhan Ginamit ko ang aking multimeter at isang Tester tulad ng ipinakita sa itaas. Ang katumpakan ay malapit sa kanila. Talagang nasiyahan ako sa gadget na ito na may sukat sa bulsa.

Salamat sa pagbabasa ng aking Instructable. Kung nais mo ang aking proyekto, huwag kalimutang ibahagi ito. Ang mga komento at puna ay palaging malugod na tinatanggap.