IoT Güc Modulu: Günəş Şarjı Nəzarətçimə IoT Güc Ölçmə Xüsusiyyəti əlavə etmək: 19 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Hər kəsə salam, inşallah hamınız əladır! Bu təlimatda sizə qurğuşun turşusu batareya paketimi doldurmaq üçün günəş batareyası nəzarətçim tərəfindən istifadə olunan günəş panellərim tərəfindən istehsal olunan enerjinin miqdarını hesablayan bir IoT Güc Ölçmə modulunu necə hazırladığımı göstərəcəyəm. Bu modul günəş panelləri ilə şarj nəzarətçisi arasında gedir və İnternet üzərindən telefonunuzda lazım olan bütün parametr detallarını verir. IoT platforması üçün istifadə etmək çox asan olan və layihənizə uyğun olaraq asanlıqla fərdiləşdirilə bilən Blynk istifadə etdim. Mövcud şarj nəzarətçisinin məhdudiyyəti, mənə yalnız şarj gərginliyini verməsi və buna görə də gücün miqdarının təyin oluna bilməməsi idi. Bu layihədə güc moduluna gücü (vatla) və beləliklə toplanan ümumi enerjini hesablamaq üçün istifadə edilə bilən gərginlik və cərəyan ölçmə funksiyalarını əlavə etdim. Bu güc modulunu digər DC güc ölçmə tətbiqlərində asanlıqla istifadə etmək olar. Bu olduqca uzun bir təlimat olacaq, buna görə başlayaq!

Təchizat

1. Arduino Pro Mini / Nano və ya ekvivalenti
2. LM2596 buck çevirici modulu
3. 7805 gərginlik tənzimləyicisi
4. AMS1117 3.3V tənzimləyicisi
5. ESP8266-01 WiFi modulu
6. OLED Ekran
7. LM358 ikili OP-Amp
8. 100K, 10K, 2.2k və 1K rezistorlar (1/4 vat)
9. 0.1uF keramika disk kondansatörleri
10. 22 uF elektrolitik kondansatör
11. Vida terminalları
12. Kişi və dişi berg zolağı
13. ON-OFF açarı
14. Perf board və ya veroboard
15. Lehim avadanlıqları

Addım 1: Bütün hissələri toplayın və Layihəni sona çatdırın

Bütün lazımi komponentləri topladıqdan sonra, lövhənin düzülüşünü və müxtəlif komponentlərin yerləşdirilməsini diqqətlə həll etməyimiz vacibdir ki, kabellər sadə olsun və bütün komponentlər bir -birinə yaxın olsun. Arduino, buck çeviricisi, WiFi modulu və Oled Display -in bağlanması üçün modulları birbaşa lehimləmək əvəzinə qadın başlıqlardan istifadə edəcəyəm, bu yolla komponentləri başqa bir layihə üçün istifadə edə bilərəm, ancaq planlaşdırırsınızsa modulları birbaşa lehimləyə bilərsiniz. daimi etmək.

Addım 2: Vida terminallarını əlavə edin

Hər şeydən əvvəl, günəş panellərini giriş olaraq və şarj tənzimləyicisini güc moduluna bağlamaq üçün istifadə ediləcək vintli terminalları lehimləyirik. Vida terminalları, lazım olduqda cihazları bağlamaq və ya çıxarmaq üçün asan bir yol təqdim edir.

Addım 3: Rezistor Gərginlik Bölücü Şəbəkəsinin əlavə edilməsi

Giriş gərginliyini hiss etmək üçün bir gərginlik bölücü şəbəkə istifadə olunur. Tətbiqim üçün 10K və 1K rezistorlardan istifadə edərək bir rezistor şəbəkəsi qurdum və Arduino mikro nəzarətçisinə giriş olaraq veriləcək 1K rezistordakı gərginlik düşməsini ölçürəm. Bundan əlavə, ani gərginlik dalğalanmalarını yumşaltmaq üçün 1K rezistora 0.1uF kondansatör əlavə etdim.

Addım 4: Cari Algılama üçün Şant Direncinin əlavə edilməsi

Şönt rezistoru yüklə birlikdə çox kiçik bir dəyərə (adətən milliOhms qaydasında) malik olan bir rezistordur ki, bu da çox kiçik bir gərginlik düşməsini əmələ gətirir ki, bu da Əməliyyat Gücləndiricisi ilə gücləndirilə bilər və çıxışı ölçmək üçün arduinoya verilə bilər. Cərəyanı ölçmək üçün, dövrənin aşağı tərəfində şant müqavimətindən istifadə edirəm (dəyəri təxminən 10 miliohm. Mən bunu bir polad tel istifadə edərək bir növ bobin nümunəsi etmək üçün əyərək)., yüklə torpaq arasında. Bu yolla kiçik gerilim düşməsi birbaşa yerə görə ölçülə bilər.

Addım 5: OpAmp Gücləndirici Dövrə əlavə edin

Burada istifadə olunan əməliyyat gücləndiricisi ikili Op-Amp çipi olan LM358-dir. Ters çevrilməyən gücləndirici olaraq yalnız bir Op-Amp istifadə edəcəyik. Ters çevrilməyən gücləndiricinin qazancı, şəkildə göstərildiyi kimi R1 və R2 rezistor şəbəkələrindən istifadə etməklə təyin edilə bilər. Tətbiqim üçün R1 -i 100K və R2 -ni 2.2K olaraq seçdim ki, bu da mənə təxminən 46 qazanc gətirir. Rezistor və OpAmp mükəmməl deyil, buna görə də yaxşı oxunuş əldə etmək üçün arduino proqramında bəzi düzəlişlər edilməlidir (müzakirə edəcəyik) sonrakı addımlarda).

Burada arduino üçün bir wattmetr necə hazırlanacağına dair bir layihə hazırladım, daha çox anlayışı ətraflı müzakirə etdim. Layihəni burada yoxlaya bilərsiniz:

Addım 6: Güc Təchizatı

Arduino, OpAmp, OLED və WiFi moduluna enerji vermək üçün giriş gərginliyini təxminən 7 volta endirmək üçün LM2596 buck çevirici modulundan istifadə edirəm. Sonra 7805 gərginlik tənzimləyicisini istifadə edərək, Arduino və OLED üçün 7 voltı 5 volta çevirirəm və AMS1117 tənzimləyicisini istifadə edərək WiFi Modulu üçün lazım olan 3.3V yaradıram. Niyə bu qədər enerji təchizatı tələb edirsiniz? Günəş panelini birbaşa 5 voltluq bir tənzimləyiciyə qoşa bilməməyiniz və səmərəli işləməyinizi gözləməyiniz (xətti tənzimləyici olduğu üçün). Günəş panelinin nominal gərginliyi təxminən 18-20 voltdur ki, bu da xətti tənzimləyici üçün çox yüksək ola bilər və elektronikanızı bir anda qovura bilər! Beləliklə, səmərəli bir dollar çeviricisinin olması daha yaxşıdır

Addım 7: Buck Dönüştürücüsünü və Tənzimləyicisini Düzəltmək

Əvvəlcə pul çeviricisinin sancaqlarının yerləşəcəyi mövqeləri qeyd etdim. Sonra qadın başlıqları həmin nöqtələrə, kişi başlıqlarını isə buck çeviriciyə lehim etdim (lazım gələrsə modulu asanlıqla silə bilərəm). 5V tənzimləyicisi buck çevirici modulunun altına düşür və idarəetmə lövhəsi üçün hamar 5V vermək üçün çeviricinin çıxışına qoşulur.

Addım 8: Bir keçid əlavə edin

Güc modulunu açmaq və ya söndürmək istəsəm, dollar çeviricisi ilə günəş paneli girişləri arasında bir keçid əlavə etdim. Söndürülsə, güc yenə də yükə çatdırılacaq (mənim vəziyyətimdə şarj nəzarətçisi), yalnız ölçü və IoT funksiyaları işləməyəcək. Yuxarıdakı şəkil, bu günə qədər lehimləmə prosesini də göstərir.

Addım 9: Arduino üçün başlıqlar əlavə edin və 3.3v tənzimləyicisini düzəldin

İndi qadın başlıqlarını Arduino pro mini ölçüsünə uyğun olaraq kəsdim və lehim etdim. AMS1117 tənzimləyicisini birbaşa Arduino enerji təchizatının Vcc və Gnd arasında lehimlədim (Arduino, 7805 tənzimləyicisindən 5V alır və bu da WiFi moduluna lazım olan 3.3v üçün AMS1117 təmin edir). Strateji olaraq komponentləri elə yerləşdirmişəm ki, minimum tel istifadə etməli oldum və hissələr lehim izləri ilə bağlana bilərdi.

Addım 10: WiFi Modulu üçün başlıqların əlavə edilməsi

WiFi modulu üçün qadın başlıqlarını Arduino pro mini -nin yerləşəcəyi yerə yaxınlaşdırdım.

Addım 11: WiFi Modulu üçün Komponentlər əlavə edin

ESP8266 modulu 5 voltla deyil, 3,3 voltla işləyir (5 volt tətbiq edərək, modulun çox isti olduğunu və çox uzun müddət istifadə edildikdə çox güman ki, zədələndiyini müşahidə etdim). Arduino və WiFi modulu, modulun Tx və Rx pinlərindən istifadə edən serial rabitə vasitəsi ilə əlaqə qurur. Arduino IDE proqram kitabxanasını istifadə edərək, hər hansı bir 2 rəqəmsal arduino pinini seriya pinləri kimi konfiqurasiya edə bilərik. Modulun Rx pimi Arduino Tx -ə gedir və əksinə. ESP -nin Rx pimi 3.3V məntiqi üzərində işləyir, buna görə də Arduinonun 5V məntiq səviyyəsini təxminən 3.6V -ə endirmək üçün 2.2K və 1K gərginlik ayırıcı şəbəkə istifadə edirik (bu hələ də məqbuldur). Arduino 3.3v uyğun olduğu üçün Ex Tx -ni arduino Rx -ə birbaşa qoşa bilərik.

Addım 12: OLED Ekranı əlavə edin

OLED ekranı bağlamaq üçün Arduinonun A4 və A5 pinləri olan Arduino ilə ikisi enerji təchizatı və 2 I2C rabitə protokolu üçün 4 əlaqəyə ehtiyacımız var. I2C sancaqlarını bağlamaq və güc əlaqələrini birbaşa lehimləmək üçün kişi başlığı ilə birlikdə kiçik bir keçid teli istifadə edəcəyəm.

Addım 13: Modul lövhəyə son baxış

Nəhayət bütün lehimləmə prosesini başa vurduqdan sonra lövhə belə görünür! Bəli, sonunda bir neçə tel istifadə etməli oldum, amma nəticədən olduqca razı qaldım. Maraqlı tərəfi, lövhənin tamamilə modul olmasıdır və lazım olduqda bütün əsas komponentlər asanlıqla sökülə və ya dəyişdirilə bilər.

Addım 14: Hamısını bir yerə yığın

Hər şey yerində olduqda tam modul belə görünür!

İndi proqram hissəsinə keçək …

Addım 15: FTDI Board istifadə edərək proqramlaşdırma

Bu modulu proqramlaşdırmaq üçün Arduino Pro Mini proqramlaşdırmaq üçün ideal olan FTDI ayırma lövhəsindən istifadə edəcəyəm. Onun pin xəritələşdirilməsi mükəmməl uyğunlaşdırılmışdır, buna görə də jumperlardan istifadə etməyəcəksiniz.

Addım 16: Şematik Diaqram

Bu, IoT güc ölçmə modulunun tam sxemidir. Bu sxemi Eagle CAD -da hazırladım. Fikirlərinizə uyğun olaraq sxematik faylları yükləmək və dəyişdirməkdən çekinmeyin:)

Addım 17: Nəticələr

Günəş paneli ilə şarj nəzarətçisi arasındakı güc modulunu bağlayaraq qurğunu tamamladım və onu işə saldıqda WiFi routerimə qoşulur və məlumatlar davamlı olaraq ağıllı telefonumdakı Blynk tətbiqində yayımlanır. Bu, harada olmağımdan asılı olmayaraq, İnternet bağlantım olduğu müddətdə şarj parametrlərinin real vaxt məlumatlarını verir! Layihənin yaxşı işlədiyini görmək çox xoşdur:)

Təcrübə məqsədi ilə 50 Vt gücündə günəş paneli və 12V 18AH qurğuşun turşusu batareyasından istifadə edərək quruluşu sınadım.

Addım 18: Arduino Kodu

Layihəm üçün istifadə etdiyim tam Arduino kodu budur.

Layihənin düzgün işləməsi üçün sizə lazım olan bir neçə kitabxana var:

Blynk Master Kitabxanası

Adafruit_GFX kitabxanası

Adafruit_SSD1306 kitabxanası

Ümid edirəm bu layihə faydalı oldu. Cəmiyyətinizlə paylaşaraq layihələrimi dəstəkləməyi düşünün:)

Bu layihə ilə bağlı hər hansı bir rəy və ya sualınızı şərh etməkdən çekinmeyin. Günün uğurlu keçsin !

Bu layihə panellərimdən topladığım enerji miqdarını izləməyimə kömək edir. Karbon ayaq izlərini azaltmaq və dayanıqlı bir mühit yaratmaq üçün daha çox bərpa olunan enerji mənbələrinə yönəlmək üçün bir addım ataq:)