INA219 ile Minik V/A Metre: 9 Adım (Resimlerle)

2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-23 15:13

Küçük bir projede hem voltajı hem de akımı ölçmek istediğinizde multimetrenizi yeniden takmaktan bıktınız mı? Minik V/A metre ihtiyacınız olan cihazdır!

INA219 yüksek taraf akım sensörü hakkında yeni bir şey yok. Bir yükte hem akımı hem de voltajı ölçme yeteneğini kullanan çok sayıda iyi proje var. İlk başta youtuber Julian Ilett ve onun "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor" videosundan ilham aldım. Ama basit bir arayüze ve 3D baskılı kasaya sahip kompakt bir ölçüm cihazı istedim - bu yüzden kendim yapmaya karar verdim.

INA219 sensörü hakkında:

INA219, 0.1mA çözünürlükle ±3.2A ölçebilir. Bunu PCB üzerindeki 0,1 ohm'luk direnç üzerindeki voltaj düşüşünü ölçerek yapar. Böylece sensör çok küçük bir voltaj düşüşü oluşturacak, ancak en kötü durumda (3.2A) sadece 320 mV olacaktır. Örnek olarak 100 mA'da düşüş sadece 10 mV'dir. İsterseniz, daha yüksek menzil veya çözünürlük elde etmek için direnci değiştirmek mümkündür. Aynı zamanda sensör, 4 mV çözünürlükte bara voltajını da ölçüyor. Tecrübelerime göre voltaj okumaları çok hassas. Mevcut okumaların hassasiyeti, direncinizin gerçek direncine bağlıdır. Genellikle %1 toleranslıdırlar (ancak ucuz eBay panolarına güvenmeniz gerektiğinden emin değilsiniz). Direncin kesin değerini biliyorsanız, sonuçları kalibre etmenin mümkün olduğuna inanıyorum. Ancak hassasiyet ihtiyaçlarım için yeterince iyi olduğu için bunu daha fazla araştırmadım. Sensörün farklı kazanç ayarları vardır - bunlar çözünürlüğü etkilemez ancak düşük aralıklarda gürültünün azaltılmasına yardımcı olur.

Tiny V/A Meter'ın Özellikleri:

• USB'den veya güç girişinden güç sağlanabilir.

  • USB'den sağlandığında giriş kaynağı 0 - 26V arasında değişebilir. Sadece sensörün kaçak akımı güç girişini etkiler. Bir pilin kapasitesini doğrulamak istiyorsanız güzel.
  • Güç girişinden beslendiğinde bu 4 - 15V arasında değişebilir. (Arduino voltaj regülatörünün sınırlamaları).
  • Seçilen giriş, önyükleme veya değişiklik sırasında algılanır ve kullanıcıya bir aralık mesajı görüntüler.
• Aynı anda voltaj, akım, güç ve mAh görüntüleyebilir.
• mAh sıfırlanabilir.
• Kısa / uzun basışlı tek tuşlu arayüz.
• INA219 aralıklarını seçin: 26V / 3.2A, 26V / 1A veya 16V / 0.4A.
• 100, 200, 500 veya 1000 ms örnekleme hızını seçin.
• Sensördeki kaçak akımı azaltmak için sensör uykusunu etkinleştirin/devre dışı bırakın.
• Ayarlar EEPROM'da saklanır ve açılışta yeniden yüklenir

• seri arayüz

  • Sonuçları seri olarak yazdırır. Log için kullanılabilir.
  • Seri komutlarla ayarları değiştirin

Gereçler

1x Arduino Nano - Arduino Nano eBay örneği

1x INA219 sensör kartı - INA219 mor sensör kartı eBay örneği

1x OLED 0.96" I2C 128X64 4-pin - OLED 0.96" Mavi I2C eBay örneği

1x TTP223 Kapasitif Dokunmatik Anahtar - TTP223 Kapasitif dokunmatik düğme PCB eBay örneği

1x Dişi Güç Kaynağı Jak Soket Montajı - Dişi Güç Girişi deliği montajı eBay örneği

1x Erkek Güç Kaynağı Jakı - Vidalı terminalli Erkek Güç Jakı eBay örneği veya İtmeli terminalli Erkek Güç Jakı eBay örneği

1x Sürgülü Anahtar 2 Konumlu 6 Pimli - Sürgülü anahtar 6 pimli eBay örneği

teller

1x 5 pinli erkek konnektör (isteğe bağlı) - 2.54 erkek pinli başlık eBay örneği

1x 5 pin dişi konnektör (opsiyonel) - Dupont konnektör seti eBay örneği veya 2.54 5 pin tek sıra konnektör eBay örneği

Isıyla daralan makaron (isteğe bağlı)

Aletler:

havya

3D yazıcı (3D baskılı kasayı istiyorsanız)

Tutkal tabancası

Adım 1: Şemalar

Şemanın iki versiyonunu yaptım. Geleneksel ve resim tabanlı. Bağlantılar aynıdır, böylece tercih ettiğiniz her şeyi kullanabilirsiniz.

Açıklama

OLED ekran ve INA219 sensörünün her ikisi de I2C kullanıyor, bu nedenle A4 ve A5'e bağlı SDA ve SCL'ye ihtiyaçları var.

Kapasitif dokunmatik sensörün çıkışını giriş için D2'ye bağlayacağız.

Sürgülü anahtarın 6 pimi vardır - iki sıra 3 pim. Güç girişini Arduino'daki Vin'e bağlamak için bir satır kullanılacaktır. Diğer sıra D6'yı toprağa bağlayacaktır. D6'da dahili pull-up kullanarak Arduino, Vin'de güce bağlı olup olmadığını görebilecek.

Son olarak, güç girişinin (dişi güç jakı) pozitif konektörünü INA219 üzerinden pozitif çıkışa (erkek güç jakı) yönlendiririz. Sensör, içinden geçen akımı bu şekilde ölçebilir.

2. Adım: Kasayı Yazdırma

Kasa bir kutu ve bir kapaktan oluşmaktadır. Her ikisinin de yazdırılması kolay olmalıdır ve çoğu yazıcı bunları destek almadan yazdırabilir. Ancak isterseniz destek ekleyebilirsiniz.

Bittiğinde iki parça birbirine geçer. Çok dikkatli olursanız tekrar açabilirsiniz. Ancak iki yaylı kilit biraz kırılgandır ve dikkatli olmazsanız kırılabilir.

3D yazıcı yok mu?

Bir 3D yazıcıya erişiminiz yoksa, başka bir durum oluşturmak mümkün olduğundan eminim. Plastik veya alüminyumdan bir proje kasası/kutu satın alabilirsiniz. Veya ahşap veya kartondan kendiniz bir şeyler yapabilirsiniz. Yaratıcı ol!

Adım 3: Kapağın Montajı

Kapak, OLED ekranı ve kapasitif dokunmatik düğmeyi tutar. Bir tutkal tabancası ile yerine yapıştırmadan önce bileşenlerin üzerindeki lehim telleri. OLED ekranına dikkat edin - bazen cam PCB üzerine eğik monte edilir. Bu yüzden yerine yapıştırmadan önce bunu hizalayın. 5 pinli bir konektörünüz varsa, bunu kablolara ekleyin. Bunu yapmazsanız, ekranı ve düğmeyi doğrudan Arduino'ya bağlamak hala mümkündür - ancak çalışmak biraz daha zordur.

Adım 4: Ana Kutunun Montajı

Dişi güç jakını ve sürgülü anahtarı takın ve yerine vidalayın. Anahtara uyan küçük vidalar bulamazsanız, yerine yapıştırabilirsiniz. Sanırım benimkini parçalara ayırdığım eski bir DVD sürücüsünden aldım:)

INA219'dan pimleri ve konektörleri çıkarın (takılıysa), kutuda bunun için yeterli alan yok. Ardından Arduino ve INA219'u kutuya yapıştırmadan önce tamamen kablolayın. Varsa 5 pinli konektörü tekrar ekleyin veya doğrudan kapağa bağlayın.

Ardından, anahtar ve güç jaklarına giden kabloları tamamlayın. Kaydırma anahtarında, her iki sıradaki dişi güç jakına en yakın iki pime lehim telleri. Bu şekilde, USB gücünü seçmek için anahtarı USB'ye doğru kaydırabilirsiniz. Ve giriş gücü için anahtarı girişe doğru kaydırın. Hatırlaması kolay!

Davayı henüz kapatmayın! Önce her şeyin çalıştığını test etmek en iyisidir.

Adım 5: Arduino'yu Programlama

Arduino IDE kurulu değilse, arduino.cc'den alın.

Ayrıca U8g2 ve Adafruit INA219 kitaplıklarını da yüklemeniz gerekir. Her ikisi de kütüphane yöneticisinde mevcuttur. Adafruit INA219 için 1.0.5 sürümünü edindiğinizden emin olun - daha yeni sürümler ek kitaplıklar ve flash bellek gerektirir, ancak şu anda herhangi bir ek işlevsellik sağlamaz.

Ardından, bu Eğitilebilir Dosyaya eklenen kaynak kodunu (Tiny-VA-Meter.ino ve FlashMem.h) alın veya GitHub Tiny-VA-Meter Git'imden en son sürümü edinin. Şimdi Arduino IDE ile Tiny-VA-Meter.ino'yu açın.

Tiny V/A Meter'ı bir USB kablosuyla bilgisayarınıza bağlayın.

Araçlardan Board: "Arduino Nano", İşlemci: "ATmega328P" ve doğru bağlantı noktasını seçin. Arduino'nuza bağlı olarak işlemciyi "ATmega328P(Eski önyükleyici)" olarak değiştirmeniz gerekebilir. İletişim hatalarınız varsa bunu deneyin.

Yükleme düğmesine basın ve bitene kadar bekleyin.

Adım 6: Her Şeyin Çalıştığını Test Edin

Kasayı kapatmadan önce her şeyin doğru şekilde bağlanıp bağlanmadığını kontrol etmek iyi bir fikirdir. Tüm bileşenleri doğrulamak için şu adımları takip edebilirsiniz:

1. USB gücünden, Ekran yanmalı ve okumaları göstermelidir (kaydırmalı anahtarın konumundan bağımsız olarak).

2. Düğmeye dokunarak menü arasında geçiş yapıp yapamayacağınızı kontrol edin.

3. Girişe güç uygulayın ve sayacın doğru voltajı gösterdiğini kontrol edin.

4. Sürgülü anahtarı değiştirmeyi deneyin ve ölçüm cihazının aralık mesajlarını görüntülediğini doğrulayın.

5. Şimdi sürgülü anahtarı giriş gücüne ayarlamayı ve USB bağlantısını kesmeyi deneyebilirsiniz. Sayaç hala çalışıyor olmalı.

6. Son olarak, çıkışa bir yük veya cihaz bağlayabilmeli ve sensörün akımı okuduğunu kontrol edebilmelisiniz.

Tüm bu adımlar başarılı olduysa, sayacınız mükemmel çalışıyor olmalı! Şimdi kapağı yerine oturtabilirsiniz!

7. Adım: Menüde Gezinmeyi Öğrenin

Önyükleme sırasında sayaç, sürgülü anahtarın konumuna bağlı olarak mevcut giriş aralığını göstererek başlayacaktır: "Giriş aralığı: 0-26V 3.2A" veya "Giriş aralığı: 4-15V 3.2A". Mesaj yalnızca birkaç saniye gösterilir, ancak kısa bir basışla atlayabilirsiniz. Önyüklemeden sonra sürgülü anahtar değiştirilirse, birkaç saniyeliğine yeniden yeni bir mesaj görünecektir.

Özetle, kısa basışla gezinir ve uzun basışla (1 sn) seçim yaparsınız.

Sayacın 3 ana sayfası vardır: V/A ekranı, V/A/W/Ah ekranı ve ayarları. Düğmeye kısa bir basış bu sayfalar arasında geçiş yapacaktır.

V/A/W/Ah sayfasında uzun bir basışla mAh'yi sıfırlayabilirsiniz.

Ayarlar sayfasında uzun basarak ayarları girebilirsiniz. Şimdi tekrar kısa basarak farklı ayarlar arasında gezinebilirsiniz. Kullanılabilir ayarlar "Sensör aralığı", "Yenileme hızı" ve "Sensör uykusu"dur. Uzun basarak her ayarı değiştirirsiniz. Son ayarı geçtikten sonra ölçüm cihazı V/A ekran menüsüne dönecektir.

Adım 8: Seri Arabirimi Kullanma

USB ile bir PC'ye bağlandığında, Tiny V/A Meter ile iletişim kurmak için Arduino Seri Monitörünü (veya başka bir terminali) kullanabilirsiniz. 115200 baud hızı kullanır.

Seçilen örnekleme oranı ile sayaç tüm okumaları seri üzerinden iletecektir ve bunu terminalde kolayca okuyabilirsiniz.

Ancak Tiny V/A Meter üzerindeki ayarları seri komutlarla da değiştirebilirsiniz. Satır sonu olarak "Yeni Satır"ı seçtiğinizden emin olun.

Herhangi bir geçersiz komut yardım menüsünü görüntüler:

Komutlar: - sıfırla (mAh'yi sıfırla)

- oku (En son sonuçlarla yanıtla)

- log x (örneklerin otomatik tx'i - x açık veya kapalı olabilir)

- uyku x (örnekler arasında INA219 uyku - x açık veya kapalı olabilir)

- yenileme x (Ekran ve seri yenileme hızını ayarlayın. x 100, 200, 500 veya 1000 olabilir)

- aralık x (INA219 aralığını ayarlayın. x 3,2A için 0, 1A için 1 veya 0,4A için 2 olabilir)

Örneğin, örnekleme oranını 1 saniyeye değiştirmek için "1000'i yenile" yazın. Veya sonuçların otomatik iletimini devre dışı bırakmak için "oturum kapat" yazın. Sayaç başarılı olursa "OK" ile yanıt verecektir.

Adım 9: Bitti

Şimdi eğlenceli bir şeyi ölçmek için kullanın:)

Faydalı bulduğum tüm özellikleri eklemeye çalıştım. Ancak kendi değişikliklerinizi yapmaktan çekinmeyin. Ve Tiny V/A Meter'da harika iyileştirmeler yapabilirseniz lütfen paylaşın!

Güncellendi 14/06-2020: Sürücü değiştirildi ve daha fazla özellik eklendi! Henüz bu kılavuz kapsamında değil - ancak GitHub'ımda kontrol edebilirsiniz.