DIY Arduino Çok Fonksiyonlu Enerji Ölçer V1.0: 13 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu Eğitilebilir Kitapta, size Arduino tabanlı Çok İşlevli Enerji Ölçer'in nasıl yapıldığını göstereceğim. Bu küçük Metre, elektrik parametreleri hakkında önemli bilgiler gösteren çok kullanışlı bir cihazdır. Cihaz 6 faydalı elektrik parametresini ölçebilir: Gerilim, Akım, Güç, Enerji, Kapasite ve Sıcaklık. Bu cihaz sadece Solar PV sistemleri gibi DC yükler için uygundur. Bu sayacı pil kapasitesi ölçümü için de kullanabilirsiniz.

Metre, 0 - 26V voltaj aralığına ve maksimum 3,2A akıma kadar ölçüm yapabilir.

Gereçler

Kullanılan Bileşenler:

1. Arduino Pro Mikro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. 0.96 OLED (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Lipo Pil (Amazon)

6. Vidalı Terminaller (Amazon)

7. Kadın / Erkek Başlıklar (Amazon)

8. Delikli Levha (Amazon)

9. 24 AWG Kablosu (Amazon)

10. Sürgülü Anahtar (Amazon)

Kullanılan Araçlar ve Aletler:

1. Havya (Amazon)

2. Kablo Soyucu (Amazon)

3. Multimetre (Amazon)

4. Elektrik Test Cihazı (Amazon)

Adım 1: Nasıl Çalışır?

Energy Meter'ın kalbi bir Arduino Pro Micro kartıdır. Arduino, INA219 akım sensörünü kullanarak akımı ve voltajı algılar ve sıcaklık, sıcaklık sensörü DS18B20 tarafından algılanır. Bu voltaj ve akıma göre Arduino, güç ve enerjiyi hesaplamak için matematiği yapar.

Tüm Şematik 4 gruba ayrılmıştır

1. Arduino Pro Mikro

Arduino Pro Micro için gereken güç, bir sürgülü anahtar aracılığıyla bir LiPo/Li-Ion Pilden sağlanır.

2. Akım Sensörü

Akım Sensörü INA219, I2C iletişim modunda (SDA ve SCL pini) Arduino kartına bağlanır.

3. OLED Ekran

Mevcut Sensöre benzer şekilde, OLED ekran da I2C iletişim modunda Arduino kartına bağlanır. Ancak, her iki cihazın adresi farklıdır.

4. Sıcaklık Sensörü

Burada DS18B20 sıcaklık sensörünü kullandım. Arduino ile iletişim kurmak için tek kablolu bir protokol kullanır.

Adım 2: Breadboard Testi

Öncelikle devreyi Breadboard üzerinde yapacağız. Lehimsiz bir devre tahtasının ana avantajı, lehimsiz olmasıdır. Böylece, yalnızca bileşenleri ve kabloları gerektiği gibi çıkararak tasarımı kolayca değiştirebilirsiniz.

Breadboard testini yaptıktan sonra Devreyi Delikli Tahta üzerinde yaptım.

Adım 3: Arduino Kartını Hazırlayın

Arduino Pro Micro, başlık pinini lehimlemeden gelir. Bu yüzden önce başlıkları Arduino'ya lehimlemelisiniz.

Erkek başlıklarınızı uzun tarafı aşağı gelecek şekilde bir devre tahtasına yerleştirin. Artık başlıklar takılıyken, Arduino kartını başlık piminin üzerindeki yerine kolayca bırakabilirsiniz. Ardından tüm pinleri Arduino Board'a lehimleyin.

4. Adım: Başlıkları Hazırlayın

Arduino, OLED ekran, akım sensörü ve sıcaklık sensörünü monte etmek için bazı dişi düz başlık pinlerine ihtiyacınız var. Düz başlıkları satın aldığınızda, bileşenlerin kullanılması için çok uzun olacaktır. Bu nedenle, onları uygun bir uzunluğa indirmeniz gerekecek. Kesmek için bir kıskaç kullandım.

Başlıklarla ilgili ayrıntılar aşağıdadır:

1. Arduino Kartı - 2 x 12 pin

2. INA219 - 1 x 6 pim

3. OLED - 1 x 4 pim

4. Sıcaklık. Sensör - 1 x 3 pim

Adım 5: Dişi Başlıkları Lehimleyin

Dişi başlık pimini hazırladıktan sonra delikli levhaya lehimleyin. Başlık pimlerini lehimledikten sonra, tüm bileşenlerin tam olarak uyup uymadığını kontrol edin.

Not: Akım sensörünü dişi başlık yerine doğrudan karta lehimlemenizi önereceğim.

INA219'u diğer projeler için yeniden kullanmak için başlık piminden bağlandım.

Adım 6: Sıcaklık Sensörünü Monte Edin

Burada TO-92 paketindeki DS18B20 sıcaklık sensörünü kullanıyorum. Kolay değiştirmeyi düşünerek 3 pin dişi başlık kullandım. Ancak sensörü doğrudan delikli panoya lehimleyebilirsiniz.

Adım 7: Vidalı Terminalleri Lehimleyin

Burada panoya harici bağlantı için vidalı terminaller kullanılır. Dış bağlantılar

1. Kaynak (Pil / Güneş Paneli)

2. Yük

3. Arduino'ya güç kaynağı

Mavi vidalı terminal Arduino'ya güç beslemesi için kullanılır ve kaynak ve yük bağlantısı için iki yeşil terminal kullanılır.

Adım 8: Devreyi Yapın

Dişi başlıkları ve vidalı terminalleri lehimledikten sonra, pedleri yukarıda gösterilen şematik diyagrama göre birleştirmeniz gerekir.

Bağlantılar oldukça düz

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

GND - > GND

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

GND - > GND

DQ -> D4, 4.7K pull-up direnci ile

VCC -> VCC

Son olarak, şemaya göre vidalı terminalleri bağlayın.

Devreyi yapmak için 24AWG renkli teller kullandım. Kabloyu devre şemasına göre lehimleyin.

Adım 9: Ayrıklıkları Monte Etme

Lehimleme ve kablolamadan sonra ayırıcıları 4 köşeye monte edin. Yerden lehimleme bağlantılarına ve tellere yeterli açıklık sağlayacaktır.

Adım 10: PCB Tasarımı

Bu proje için özel bir PCB tasarladım. Mevcut pandemik COVID-19 durumu nedeniyle, bu PCB için sipariş veremiyorum. Bu yüzden henüz PCB'yi test etmedim.

Gerber dosyalarını PCBWay'den indirebilirsiniz.

PCBWay'den sipariş verdiğinizde, işime katkı sağlamak için PCBWay'den %10 bağış alacağım. Küçük yardımınız beni gelecekte daha harika işler yapmaya teşvik edebilir. İşbirliğiniz için teşekkürler.

Adım 11: Güç ve Enerji

Güç: Güç, gerilim (volt) ve akımın (Amper) çarpımıdır.

P=VxI

Güç birimi Watt veya KW'dir

Enerji: Enerji, gücün (watt) ve zamanın (Saat) ürünüdür.

E=Pxt

Enerji Birimi Watt Saat veya Kilowatt Saattir (kWh)

Kapasite: Kapasite, Akım (Amp) ve zamanın (Saat) çarpımıdır.

C = ben x t

Kapasite birimi Amp-Saattir

Gücü ve enerjiyi izlemek için yukarıdaki mantık yazılımda uygulanır ve parametreler 0.96 inç OLED ekranda görüntülenir.

Resim kredisi: imgoat

Adım 12: Yazılım ve Kitaplıklar

Öncelikle aşağıdaki ekteki kodu indirin. Ardından aşağıdaki kütüphaneleri indirin ve kurun.

1. Adafruit INA219 Kütüphanesi

2. Adafruit SSD1306 Kitaplığı

3. DallasSıcaklık

Tüm kitaplıkları kurduktan sonra, doğru kartı ve COM bağlantı noktasını ayarlayın, ardından kodu yükleyin.

Adım 13: Son Test

Kartı test etmek için kaynak olarak 12V pil ve yük olarak 3W LED bağladım.

Pil, Arduino'nun altındaki vidalı terminale bağlanır ve LED, INA219'un altındaki vidalı terminale bağlanır. LiPo pil mavi vidalı terminale bağlanır ve ardından sürgülü anahtarı kullanarak devreyi AÇIN.

OLED ekranında tüm parametrelerin görüntülendiğini görebilirsiniz.

İlk sütundaki parametreler şunlardır:

1. Gerilim

2. Akım

3. Güç

İkinci sütundaki parametreler şunlardır:

1. Enerji

2. Kapasite

3. Sıcaklık

Doğruluğu kontrol etmek için multimetremi ve yukarıda gösterildiği gibi bir Test Cihazı kullandım. Doğruluk onlara yakındır. Bu cep boyutundaki gadget'tan gerçekten memnunum.

Instructable'ımı okuduğunuz için teşekkürler. Projemi beğendiyseniz paylaşmayı unutmayın. Yorumlar ve geri bildirimler her zaman açığız.