Arduino Energy Cost Elektrik Ölçən Cihazı: 13 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

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

Elektrik haqqınız üçün çox pul ödəyirsiniz?

Çaydanınızın və ya qızdırıcınızın nə qədər elektrik istehlak etdiyini bilmək istəyirsiniz?

Öz portativ Enerji Qiyməti Elektrik Ölçəninizi hazırlayın!

Bu cihazın istifadəsini necə tapdığımı izləyin.

Addım 1: Hazırlıq. Alətlər Vintlər və Sarf materialları

Bu layihəni həyata keçirmək üçün bir çox şeyə ehtiyacınız var.

• XOD IDE quraşdırılmış ev kompüteri.
• 3D printer.

Alətlər:

• Qayçı.
• Tornavida.
• Kəlbətinlər.
• Lehim alətləri.
• İğne faylı.

Sarf materialları:

• Zımpara.
• Boruları kiçiltmək.
• 220V dövrəsi üçün 14 AWG tel və ya daha az.
• 5V məntiq dövrəsi üçün 24 və ya 26 AWG tel.

Vintlər:

• Vida M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20 mm uzunluqdadır.
• Vida M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm uzunluğunda.
• Vida M2 / M2.5 (DIN7981 və ya digər).
• Altıbucaqlı qoz M3 (DIN 934/ DIN 985).

Addım 2: Hazırlıq. Elektronika

Cihazı yaratmaq üçün bəzi elektron komponentlərə ehtiyacınız var. Hansının olduğunu anlayaq.

Əvvəlcə bir AC cərəyan sensoru lazımdır.

Cihaz yüksək cərəyanla işləyə bilər, buna görə də sensor uyğun olmalıdır. İnternetdə Allegro tərəfindən istehsal olunan bir ACS712 sensoru tapdım.

1 x 20A diapazonlu Cari Sensor ACS712 Modulu ~ 9 $;

Bu sensor analoqdur və Hall effektindən istifadə edərək cərəyanı ölçür. Ölçülmüş dəyəri ötürmək üçün bir tel istifadə edir. Çox dəqiq olmaya bilər, amma düşünürəm ki, belə bir cihaz üçün kifayətdir. ACS712 sensoru fərqli maksimum ölçü sərhədləri ilə üç növ ola bilər:

• ACS712ELCTR-05B (maksimum 5 amper);
• ACS712ELCTR-20A (maksimum 20 amper);
• ACS712ELCTR-30A (maksimum 30 amper).

İstədiyiniz versiyanı seçə bilərsiniz. 20 amp versiyasını istifadə edirəm. Soketlərimdəki cərəyanın bu dəyəri aşdığını düşünmürəm.

Sensor məlumatlarını oxumaq və bütün digər hesablamaları aparmaq üçün bir nəzarətçiyə ehtiyacınız var.

Əlbəttə ki, Arduino'yu seçdim. Düşünürəm ki, bu cür DIY layihələri üçün daha əlverişli bir şey yoxdur. Vəzifəm çətin deyil, buna görə də gözəl bir lövhəyə ehtiyacım yoxdur. Arduino Micro aldım.

1 x Arduino Micro ~ 20 $;

AC gərginliyini 220V ölçmək istəyərkən Arduino 12V -a qədər DC gərginliyi ilə işləyir. Üstəlik, ACS sensoru tam 5 volt gücündə olmalıdır. Problemi həll etmək üçün AC -dən DC -yə çeviricini 220 ilə 5 volt arasında aldım.

DC Güc Modulu Təchizat Girişinə 1 x AC: AC86-265V Çıxış: 5V 1A ~ 7 $;

Arduino və sensoru gücləndirmək üçün bu çeviricidən istifadə edirəm.

Ölçmələrimi görselleştirmek üçün ekranda xərclənən pulun miqdarını göstərirəm. Bu 8x2 xarakterli LCD ekrandan istifadə edirəm.

1 x 0802 LCD 8x2 Xarakterli LCD Ekran Modulu 5V ~ 9 $;

Bu kiçikdir, Arduino ekranı ilə uyğun gəlir. Nəzarətçi ilə əlaqə qurmaq üçün öz məlumat avtobusundan istifadə edir. Ayrıca, bu ekranda fərqli rənglərdən biri ola biləcək bir arxa işıq var. Portağal aldım.

Addım 3: Hazırlıq. Sonnektorlar

Cihazın öz elektrik fişi və prizi olmalıdır.

Evdə keyfiyyətli və etibarlı bir fiş bağlantısı qurmaq olduqca çətindir. Həm də cihazın heç bir kordon və naqillər olmadan portativ və yığcam olmasını istəyirdim.

Hər hansı bir hissəsini istifadə etmək üçün onları sökmək üçün hardware mağazasında bir neçə universal priz və fiş almağa qərar verdim. Aldığım konnektorlar F tiplidir və ya Shuko adlanır. Bu əlaqə bütün Avropa Birliyində istifadə olunur. Fərqli bağlayıcı növləri var, məsələn, A və ya B tipləri F -dən bir qədər kiçikdir və Şimali Amerikada istifadə olunur. Soketlərin daxili ölçüləri və fişlərin xarici ölçüləri bütün növ bağlayıcılar üçün standartlaşdırılmışdır.

Daha çox məlumat üçün, burada fərqli yuva növləri haqqında oxuya bilərsiniz.

Bir neçə yuvanı sökərək gördüm ki, daxili hissələri asanlıqla sökülə bilər. Bu hissələr demək olar ki, eyni mexaniki ölçülərə malikdir. Onlardan istifadə etmək qərarına gəldim.

Beləliklə, öz cihazınızı yaratmaq üçün sizə lazımdır:

• Bağlantı növünü seçin;
• İstifadə edə biləcəyiniz və asanlıqla sökülə bilən prizləri tapın;
• Daxili hissələrini çıxarın.

Bu yuvadan istifadə etdim:

1 x Topraklı Dişi Fiş 16A 250V ~ 1 $;

Və bu fiş:

1 x Kişi Fiş 16A 250V ~ 0, 50 $;

Addım 4: Hazırlıq. 3D çap

Cihazın bədən hissələrini 3D printerdə çap etdim. Fərqli rəngli ABS plastikdən istifadə etdim.

İşdə hissələrin siyahısı:

• Əsas gövdə (bənövşəyi) - 1 ədəd;
• Arxa qapaq (sarı) - 1 ədəd;
• Soket qutusu (çəhrayı) - 1 ədəd;
• Fiş qutusu (qırmızı) - 1 ədəd;

Əsas gövdədə cari sensoru və arxa qapağı bağlamaq üçün yiv açma delikləri var.

Arxa qapaqda AC-DC çeviricisini bağlamaq üçün yiv açma delikləri və Arduino Micro-nu bağlamaq üçün sıx bağlanan birləşmə var.

Bütün hissələrdə displeyi, fişi və priz qutularını düzəltmək üçün M3 vintlər üçün deliklər var.

Soket qutusuna və fiş qutusunun hissələrinə diqqət yetirin.

Bu hissələrin daxili səthləri konnektorlarım üçün xüsusi olaraq əvvəlcədən hazırlanmışdır. Əvvəlki addımdakı sökülmüş bağlayıcılar üçün.

Beləliklə, öz cihazınızı etmək istəyirsinizsə və fiş və priz bağlayıcılarınız mənimkindən fərqlənirsə, priz qutusu və fiş korpusu 3D modellərini düzəltməlisiniz və ya dəyişdirməlisiniz.

STL modelləri əlavədədir. Lazım gələrsə, mənbə CAD modellərini əlavə edə bilərəm.

Addım 5: Montaj. Soket qutusu

Material siyahısı:

1. 3D çaplı yuva qutusu - 1 ədəd;
2. Soket - 1 ədəd;
3. Yüksək gərginlikli tellər (14 AWG və ya daha az).

Montaj prosesi:

Eskizinə baxın. Şəkil montajda sizə kömək edəcək.

• Soketi hazırlayın (mövqe 2). Soket, dayanacaqdan çıxana qədər qutuya möhkəm oturmalıdır. Gerekirse, yuvanın konturunu zımpara və ya iynə ilə işləyin.
• Yüksək gərginlikli telləri yuvaya qoşun. Terminal blokları və ya lehimləmə istifadə edin.
• Soketi (mövqe 2) qutuya daxil edin (mövqe 1).

İsteğe bağlı:

Çantanın üzərindəki yuvanı vintlə korpusdakı platformadan keçirin

Addım 6: Montaj. Əsas

Material siyahısı:

1. 3D çap əsas gövdə - 1 ədəd;
2. Quraşdırılmış yuva qutusu - 1 ədəd;
3. ACS 712 cərəyan sensoru - 1 ədəd;
4. 8x2 LCD ekran - 1 ədəd;
5. Vida M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20 mm uzunluğunda- 4 ədəd.
6. Vida M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm uzunluğunda- 4 ədəd.
7. Vida M2 / M2.5 (DIN7981 və ya digər) - 2 ədəd.
8. Altıbucaqlı qoz M3 (DIN 934/ DIN 985) - 8 ədəd.
9. 24 və ya 26 AWG tel.
10. Yüksək gərginlikli tellər (14 AWG və ya daha az).

Montaj prosesi:

Eskizinə baxın. Şəkil montajda sizə kömək edəcək.

• Əsas gövdədəki böyük çuxuru hazırlayın (mövqe 1). Yığılmış yuva korpusu ona möhkəm oturmalıdır. Gerekirse, çuxurun konturunu zımpara və ya iynə ilə işləyin.
• Soket qutusunu (mövqe 2) əsas gövdəyə (mövqe 1) daxil edin və vintlər (mövqe 6) və qoz -fındıq (mövqe 8) istifadə edərək bərkidin.
• Yüksək gərginlikli telləri cərəyan sensoruna qoşun (mövqe 3). Terminal bloklarından istifadə edin.
• Vida istifadə edərək cari sensoru (mövqe 3) əsas gövdə ilə (mövqe 1) bərkidin (mövqe 7).
• Telləri ekrana (mövqe 4) və cari sensora (mövqe 3) qoşun və ya lehimləyin.
• Vintləri (mövqe 5) və qoz -fındıqları (mövqe 8) istifadə edərək ekranı (mövqe 4) əsas gövdə ilə (mövqe 1) bərkidin.

Addım 7: Montaj. Fiş qutusu

Material siyahısı:

1. 3D çaplı fiş qutusu - 1 ədəd;
2. Fiş - 1 ədəd;
3. Yüksək gərginlikli tellər (14 AWG və ya daha az).

Montaj prosesi:

Eskizinə baxın. Şəkil montajda sizə kömək edəcək.

• Fişi hazırlayın (mövqe 2). Fiş dayanana qədər qutuya möhkəm oturmalıdır. Gerekirse, yuvanın konturunu zımpara və ya iynə ilə işləyin.
• Yüksək gərginlikli telləri fişə qoşun (mövqe 2). Terminal bloklarından və ya lehimdən istifadə edin.
• Fişi (mövqe 2) qutuya daxil edin (mövqe 1).

İsteğe bağlı:

Qutunun fişini vida ilə bağlayın. Vidalanacaq yer eskizdə göstərilmişdir

Addım 8: Montaj. Arxa qapaq

Material siyahısı:

1. 3D çaplı arxa qapaq - 1 ədəd;
2. Quraşdırılmış fiş qutusu - 1 ədəd;
3. AC -DC gərginlik çeviricisi - 1 ədəd;
4. Arduino Micro - 1 ədəd;
5. Vida M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm uzunluğunda- 4 ədəd.
6. Vida M2 / M2.5 (DIN7981 və ya digər) - 4 ədəd.
7. Altıbucaqlı qoz M3 (DIN 934/ DIN 985) - 4 ədəd.

Montaj prosesi:

Eskizinə baxın. Şəkil montajda sizə kömək edəcək.

• Arxa qapağındakı böyük çuxuru hazırlayın (mövqe 1). Quraşdırılmış fiş qutusu (mövqe 2) ona sıx uyğun olmalıdır. Gerekirse, çuxurun konturunu zımpara və ya iynə ilə işləyin.
• Fiş qutusunu (mövqe 2) arxa qapağa (mövqe 1) daxil edin və vintlər (mövqe 5) və qoz -fındıq (mövqe 7) ilə bərkidin.
• Arduino'yu (4-cü mövqe) arxa qapağa (mövqe 1) bağlama bağlantısından istifadə edərək bağlayın.
• Vida istifadə edərək AC-DC gərginlik çeviricisini (mövqe 3) arxa qapağa (mövqe 1) bərkidin (mövqe 6).

Addım 9: Montaj. Lehimləmə

Material siyahısı:

1. Yüksək gərginlikli tellər (14 AWG və ya daha az).
2. 24 və ya 26 AWG tel.

Montaj:

Eskizdə göstərildiyi kimi bütün komponentləri birlikdə lehimləyin.

Fişdən gələn yüksək gərginlikli tellər AC-DC çeviriciyə və rozetkadan olan kabellərə lehimlənir.

ACS712 analoq cərəyan sensorudur və 5V ilə işləyir. Sensoru Arduinodan və ya birbaşa AC-DC çeviricisindən gücləndirə bilərsiniz.

• Vcc pin - 5V Arduino pin / 5V AC -DC pin;
• GND - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• Çıxış - analog A0 Arduino pin;

LCD 8x2 Karakterli LCD Ekran 3.3-5V ilə təchiz olunmuşdur və öz məlumat ötürücü avtobusuna malikdir. Ekran 8-bit (DB0-DB7) və ya 4-bit rejimində (DB4-DB7) ünsiyyət qura bilər. 4 bitlik birindən istifadə etdim. Ekranı Arduino və ya AC-DC çeviricisindən gücləndirə bilərsiniz.

• Vcc pin - 5V Arduino pin / 5V AC -DC pin;
• GND - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• Vo - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• R / W - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• RS - rəqəmsal 12 Arduino pin;
• E - rəqəmsal 11 Arduino pin;
• DB4 - rəqəmsal 5 Arduino pin;
• DB5 - rəqəmsal 4 Arduino pin;
• DB6 - rəqəmsal 3 Arduino pin;
• DB7 - rəqəmsal 2 Arduino pin;

Bildiriş:

Büzülmə boruları ilə bütün yüksək gərginlikli telləri təcrid etməyi unutmayın! Ayrıca, AC-DC gərginlik çeviricisindəki yüksək gərginlikli lehimli kontaktları ayırın. Ayrıca, AC-DC gərginlik çeviricisindəki yüksək gərginlikli lehimli kontaktları ayırın.

Zəhmət olmasa, 220V ilə diqqətli olun. Yüksək gərginlik sizi öldürə bilər!

Cihaz elektrik şəbəkəsinə qoşulduqda heç bir elektron komponentə toxunmayın.

Cihaz elektrik şəbəkəsinə qoşulduqda Arduino'yu kompüterə bağlamayın.

Addım 10: Montaj. Bitirin

Material siyahısı:

1. Əsas gövdə yığılmış - 1 ədəd;
2. Montaj edilmiş arxa qapaq - 1 ədəd;
3. Vida M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm uzunluq - 4 ədəd.

Montaj prosesi:

Eskizinə baxın. Şəkil montajda sizə kömək edəcək.

• Lehimləməni bitirdikdən sonra bütün telləri əsas gövdəyə etibarlı şəkildə yerləşdirin (mövqe 1).
• Heç bir yerdə açıq əlaqələr olmadığından əmin olun. Tellər kəsişməməli və açıq yerləri plastik gövdəyə toxunmamalıdır.
• Vintlərdən istifadə edərək arxa qapağı (mövqe 2) əsas gövdəyə (mövqe 1) bərkidin (mövqe 3).

Addım 11: XOD

Arduino nəzarətçilərini proqramlaşdırmaq üçün XOD vizual proqramlaşdırma mühitindən istifadə edirəm. Elektrik mühəndisliyində yenisinizsə və ya bəlkə də mənim kimi Arduino nəzarətçiləri üçün sadə proqramlar yazmaq istəsəniz, XOD -u sınayın. Sürətli cihaz prototipləri üçün ideal vasitədir.

XOD -da proqramları birbaşa brauzer pəncərəsində yarada bilərsiniz. Şəxsən mən masaüstü versiyasına üstünlük verirəm.

ECEM cihazım üçün XOD-da gabbapeople/elektrik sayğacları kitabxanası yaratdım. Bu kitabxana eyni proqramı etmək üçün lazım olan bütün qovşaqları ehtiva edir. Hazırlanmış proqram nümunəsinə də daxildir. Beləliklə, XOD iş sahənizə əlavə etdiyinizə əmin olun.

Proses:

• XOD IDE proqramını kompüterinizə quraşdırın.
• Gabbapeople/elektrik sayğacı kitabxanasını iş sahəsinə əlavə edin.
• Yeni bir layihə yaradın və ona smth deyin.

Sonra, bu cihazı XOD -da necə proqramlaşdıracağımı izah edəcəyəm.

Proqramın genişləndirilmiş versiyası ilə ekran görüntüsünü son təlimatlı addımda əlavə etdim.

Addım 12: Proqramlaşdırma

Budur sizə lazım olan qovşaqlar:

Acs712-20a-ac-cərəyan sensoru düyünü

Bu yamaya yerləşdirilən ilk qovşaqdır. Ani cərəyanı ölçmək üçün istifadə olunur. Bu kitabxanada 3 fərqli qovşaq var. Amper ölçmə qapağı tipində fərqlənirlər. Sensor tipinizə uyğun olanı seçin. Acs712-20a-ac-cərəyan sensoru düyünü yerləşdirirəm. Bu düyün amperdəki cari intensivliyin dəyərini çıxarır.

Bu düyünün PORT pinində, indiki sensorumu bağladığım Arduino Micro pininin dəyərini qoymalıyam. Sensorun siqnal pinini A0 Arduino pininə lehimlədim, buna görə A0 dəyərini PORT pininə qoydum.

Cihazı açdıqdan sonra davamlı olaraq cari intensivliyi ölçmək üçün UPD pinindəki dəyər Davamlı olaraq təyin edilməlidir. Həm də AC ölçmə üçün tezliyi göstərməliyəm. Elektrik şəbəkəmdə AC tezliyi 50 Hz -ə bərabərdir. 50 dəyərini FRQ pininə qoydum.

Çarpma düyünü

Elektrik enerjisini hesablayır. Elektrik enerjisi, cərəyanın gərginliyə vurulmasının məhsuludur.

Çarpma düyünü qoyun və pinlərindən birini sensor düyünə bağlayın və AC gərginliyinin dəyərini ikinci pinə qoyun. 230 dəyərini qoydum. Elektrik şəbəkəmdəki gərginliyə aiddir.

İnteqrasiya-dt qovşağı

Əvvəlki iki qovşaqda cihazın cərəyanı və gücü anında ölçülə bilər. Ancaq enerji istehlakının zamanla necə dəyişdiyini hesablamalısınız. Bunun üçün inteqrasiya-dt node istifadə edərək ani güc dəyərini birləşdirə bilərsiniz. Bu düyün cari güc dəyərini toplayacaq.

UPD pin yığılmış dəyər yeniləməsini tetiklerken, RST pin yığılmış dəyəri sıfıra sıfırlayır.

Pul üçün qovşaq

İnteqrasiya edildikdən sonra, inteqrasiya-dt qovşağının çıxışında elektrik enerjisi saniyədə vatt olaraq alınır. Pulun hesablanmasını daha rahat etmək üçün pul düyməsini yamaya yerləşdirin. Bu düyün enerji istehlakını saniyədə vattdan saatda kilovata çevirir və yığılmış dəyəri saatda bir kilovat dəyərinə vurur.

Saat başına bir kilovat qiymətini ÇXR pininə qoyun.

Pul düyməsi ilə elektrik istehlakının yığılmış dəyəri xərclənən pul miqdarına çevrilir. Bu düyün onu dollarla çıxarır.

Yapmanız gereken tək şey bu dəyəri ekranın ekranında göstərməkdir.

Mətn-lcd-8x2 düyünü

2 sətir dörd 8 simvolu olan LCD ekrandan istifadə etdim. Bu ekran üçün mətn-lcd-8x2 düyünü qoydum və bütün port pin dəyərlərini təyin etdim. Bu port pinləri, ekranın lehimləndiyi Arduino mikro portlarına uyğundur.

Ekranın ilk sətrində, L1 pinində "Cəmi:" sətrini yazdım.

Pulun miqdarını ekranın ikinci sətrində göstərmək üçün pul düyməsini L2 pininə bağladım.

Yamaq hazırdır.

Deploy düyməsini basın, lövhənin növünü seçin və cihazı yükləyin.

Addım 13: Genişləndirilmiş Proqram

Proqramı əvvəlki addımdan təkbaşına uzada bilərsiniz. Məsələn, əlavə edilmiş ekran görüntüsünə baxın.

Yamaq necə dəyişdirilə bilər?

• Acs712-20a-ac-cərəyan sensorunun çıxışını digər hesablamalar olmadan ekranda ani cərəyan dəyərini çıxarmaq üçün birbaşa ekran düyünə bağlayın.
• Hal -hazırda istehlak olunan elektrik enerjisini çıxarmaq üçün çoxaltmaq nodunun çıxışını birbaşa ekran düyünə bağlayın;
• Yığılmış istehlak dəyərini çıxarmaq üçün inteqrasiya-dt nodunun çıxışını birbaşa ekran düyünə bağlayın;
• Bir düyməni basaraq sayğacı sıfırlayın. Yaxşı bir fikirdir, amma cihazımda bir düyməyə yer əlavə etməyi unutmuşam =). Düymə düyünü yamaya qoyun və PRS pinini inteqrasiya-dt düyünün RST pininə bağlayın.
• Ekranı 8x2 -dən böyük olan bir cihaz yarada və eyni zamanda bütün parametrləri göstərə bilərsiniz. Mənim kimi 8x2 ekrandan istifadə edəcəksənsə, bütün dəyərləri satırlara uyğunlaşdırmaq üçün concat, format-number, pad-with-sıfır düyünlərindən istifadə et.

Öz cihazınızı yaradın və evdə ən acgöz texnikanı öyrənin!

Bu cihazı elektrik enerjisinə qənaət etmək üçün ev təsərrüfatında çox faydalı tapa bilərsiniz.

Tezliklə görüşərik.