DIY Arduino Çox Fonksiyonlu Enerji Ölçən V1.0: 13 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Bu Təlimat kitabında sizə Arduino əsaslı çoxfunksiyalı enerji sayğacının necə hazırlanacağını göstərəcəyəm. Bu kiçik Meter, elektrik parametrləri haqqında vacib məlumatları göstərən çox faydalı bir cihazdır. Cihaz 6 faydalı elektrik parametrini ölçə bilər: Gərginlik, Cərəyan, Güc, Enerji, Tutum və Temperatur. Bu cihaz yalnız Günəş PV sistemləri kimi DC yükləri üçün uyğundur. Bu sayğacdan batareya tutumunun ölçülməsi üçün də istifadə edə bilərsiniz.

Ölçmə cihazı 0-26V gərginlik aralığına və maksimum 3.2A cərəyana qədər ölçə bilir.

Təchizat

İstifadə olunan komponentlər:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0.96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo Batareyası (Amazon)

6. Vidalı Terminallar (Amazon)

7. Qadın / Kişi Başlıqları (Amazon)

8. Delikli taxta (Amazon)

9. 24 AWG Tel (Amazon)

10. Sürüşdürücü (Amazon)

İstifadə olunan alətlər və alətlər:

1. Lehimləmə Dəmiri (Amazon)

2. Tel çıxarıcı (Amazon)

3. Multimetr (Amazon)

4. Elektrik Tester (Amazon)

Addım 1: Necə işləyir?

Energy Meter -in ürəyi Arduino Pro Micro lövhəsidir. Arduino, INA219 cərəyan sensoru ilə cərəyanı və gərginliyi hiss edir və temperatur DS18B20 temperatur sensoru ilə algılanır. Bu gərginliyə və cərəyana görə, Arduino güc və enerjinin hesablanması üçün riyazi hesablamalar aparır.

Bütün sxem 4 qrupa bölünür

1. Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro üçün lazım olan güc, bir sürüşmə açarı vasitəsilə LiPo/ Li-Ion Batareyasından verilir.

2. Cari Sensor

Cari Sensor INA219, I2C rabitə rejimində (SDA və SCL pin) Arduino lövhəsinə qoşulur.

3. OLED Ekran

Mövcud Sensor kimi, OLED displey də I2C rabitə rejimində Arduino lövhəsinə qoşulur. Ancaq hər iki cihazın ünvanı fərqlidir.

4. Temperatur Sensoru

Burada DS18B20 temperatur sensorundan istifadə etdim. Arduino ilə ünsiyyət qurmaq üçün bir telli protokoldan istifadə edir.

Addım 2: Breadboard Testi

Əvvəlcə bir çörək taxtasında dövrə düzəldəcəyik. Lehimsiz çörək taxtasının əsas üstünlüyü lehimsiz olmasıdır. Beləliklə, komponentləri və qurğuları ayıraraq dizaynı asanlıqla dəyişə bilərsiniz.

Çörək taxtası testini etdikdən sonra, delikli bir lövhədə dövrə düzəltdim

Addım 3: Arduino lövhəsini hazırlayın

Arduino Pro Micro, başlıq pinini lehimləmədən gəlir. Başlıqları əvvəlcə Arduino -ya lehimləməlisiniz.

Kişi başlıqlarınızı uzununa aşağı bir çörək taxtasına daxil edin. İndi başlıqlar quraşdırıldıqda, Arduino lövhəsini başlıq pininin üstünə asanlıqla yerə ata bilərsiniz. Sonra bütün sancaqları Arduino Kartına lehimləyin.

Addım 4: Başlıqları hazırlayın

Arduino, OLED displey, cərəyan sensoru və temperatur sensoru quraşdırmaq üçün bəzi qadın düz başlıq pininə ehtiyacınız var. Düz başlıqları satın aldığınız zaman, komponentlərin istifadə olunmayacaq qədər uzun olacaq. Beləliklə, onları uyğun bir uzunluqda kəsməlisiniz. Mən onu kəsmək üçün qaşqabaqdan istifadə etdim.

Başlıqlarla bağlı detallar aşağıdakılardır:

1. Arduino lövhəsi - 2 x 12 sancaq

2. INA219 - 1 x 6 sancaqlar

3. OLED - 1 x 4 sancaqlar

4. İstilik. Sensor - 1 x 3 sancaq

Addım 5: Qadın başlıqlarını lehimləyin

Dişi başlıq pimini hazırladıqdan sonra delikli lövhəyə lehimləyin. Başlıq sancaqlarını lehimlədikdən sonra, bütün komponentlərin mükəmməl uyğun olub olmadığını yoxlayın.

Qeyd: Mövcud sensoru qadın başlığı ilə deyil, birbaşa lövhəyə lehimləməyi məsləhət görərəm.

INA219 -u digər layihələr üçün yenidən istifadə etmək üçün başlıq pinindən istifadə etdim.

Addım 6: Temperatur Sensorunu quraşdırın

Burada TO-92 paketindəki DS18B20 temperatur sensorundan istifadə edirəm. Asan dəyişdirməyi nəzərə alaraq, 3 pinli qadın başlığı istifadə etdim. Ancaq sensoru birbaşa delikli lövhəyə lehimləyə bilərsiniz.

Addım 7: Vida Terminallarını Lehimləyin

Burada vida terminalları lövhəyə xarici qoşulma üçün istifadə olunur. Xarici əlaqələr var

1. Mənbə (Batareya / Günəş Paneli)

2. Yük

3. Arduino üçün enerji təchizatı

Mavi vintli terminal Arduinoya enerji təchizatı üçün, iki yaşıl terminal isə mənbə və yük bağlantısı üçün istifadə olunur.

Addım 8: Dövrə edin

Dişi başlıqları və vida terminallarını lehimlədikdən sonra, yuxarıda göstərilən sxematik sxemə uyğun olaraq yastiqciqlərə qoşulmalısınız.

Əlaqələr olduqca düzdür

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND -> GND

DQ -> D4 4.7K çəkmə rezistoru vasitəsilə

VCC -> VCC

Nəhayət, vida terminallarını sxemə uyğun olaraq bağlayın.

Dövr etmək üçün 24AWG rəngli tellərdən istifadə etdim. Teli dövrə diaqramına uyğun olaraq lehimləyin.

Addım 9: Qarşılaşmaların qurulması

Lehim və naqildən sonra dayaqları 4 küncdə quraşdırın. Yerdən lehimləmə birləşmələrinə və tellərə kifayət qədər boşluq təmin edəcək.

Addım 10: PCB Dizaynı

Bu layihə üçün xüsusi bir PCB hazırladım. COVID-19 pandemiyası səbəbiylə bu PCB üçün sifariş verə bilmirəm. Buna görə PCB -ni hələ sınamamışam.

Gerber fayllarını PCBWay -dan yükləyə bilərsiniz

PCBWay -dan sifariş verdiyiniz zaman, işimə töhfə verdiyim üçün PCBWay -dan 10% ianə alacağam. Kiçik köməyiniz məni gələcəkdə daha möhtəşəm işlər görməyə sövq edə bilər. Əməkdaşlığınız üçün təşəkkür edirik.

Addım 11: Güc və Enerji

Güc: Gərginlik (volt) və cərəyanın (Amp) məhsuludur

P = VxI

Güc vahidi Watt və ya KW -dir

Enerji: Enerji gücün (vat) və zamanın (Saat) məhsuludur

E = Pxt

Enerji vahidi Watt Saat və ya Kilowatt Saat (kWh)

Tutum: Kapasite Cari (Amp) və zamanın (Saat) məhsuludur

C = I x t

Tutum vahidi Amp-Saatdır

Güc və enerjini izləmək üçün yuxarıdakı məntiq proqram təminatında tətbiq olunur və parametrlər 0.96 düymlük OLED ekranda göstərilir.

Şəkil krediti: imgoat

Addım 12: Proqram və Kitabxanalar

Əvvəlcə aşağıda göstərilən kodu yükləyin. Sonra aşağıdakı kitabxanaları yükləyin və quraşdırın.

1. Adafruit INA219 Kitabxanası

2. Adafruit SSD1306 Kitabxanası

3. Dallas İstiliyi

Bütün kitabxanaları qurduqdan sonra düzgün lövhəni və COM portunu qurun, sonra kodu yükləyin.

Addım 13: Yekun Test

Lövhəni sınamaq üçün mən mənbə olaraq 12V batareya və yük olaraq 3W LED bağladım.

Batareya Arduino altındakı vida terminalına, LED isə INA219 altındakı vida terminalına bağlıdır. LiPo batareyası mavi vintli terminala bağlıdır və sonra sürüşmə düyməsini istifadə edərək dövrə yandırın.

Bütün parametrlərin OLED ekranda göründüyünü görə bilərsiniz.

Birinci sütundakı parametrlərdir

1. Gərginlik

2. Cari

3. Güc

İkinci sütundakı parametrlərdir

1. Enerji

2. Tutum

3. Temperatur

Dəqiqliyi yoxlamaq üçün yuxarıda göstərildiyi kimi multimetrimi və Testerimi istifadə etdim. Dəqiqlik onlara yaxındır. Bu cib ölçülü gadgetdan həqiqətən razıyam.

Təlimatımı oxuduğunuz üçün təşəkkürlər. Layihəmizi bəyənirsinizsə, paylaşmağı unutmayın. Şərhlər və rəylər həmişə xoş qarşılanır.