Wielofunkcyjny licznik energii DIY V2.0: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

W tej instrukcji pokażę, jak zrobić wielofunkcyjny licznik energii oparty na Wemos (ESP8266). Ten mały miernik to bardzo przydatne urządzenie, które monitoruje napięcie, prąd, moc, energię i pojemność. Oprócz tego monitoruje również temperaturę otoczenia, co jest ważne dla zastosowań fotowoltaicznych. To urządzenie jest odpowiednie dla prawie każdego urządzenia prądu stałego. Ten mały miernik może być również używany do pomiaru rzeczywistej pojemności akumulatora lub power banku przy użyciu imitowanego obciążenia. Miernik może mierzyć napięcie w zakresie od 0 do 26V i maksymalny prąd 3,2A.

Ten projekt jest kontynuacją mojego wcześniejszego projektu licznika energii.

Poniżej znajdują się nowe funkcje dodane do wcześniejszej wersji

1. Monitoruj parametry ze smartfona

2. Automatyczny zakres parametrów

3. Monitorowanie rachunku za energię elektryczną

4. Tester urządzeń USB

Zainspirowały mnie następujące dwa projekty

1. Monitor mocy” – czujnik prądu i napięcia DC (INA219)

2. Stwórz własny miernik/rejestrator mocy

Chciałbym szczególnie podziękować powyższym dwóm autorom projektu.

Kieszonkowe dzieci:

Użyte komponenty:

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazonka)

2. INA219 (Amazonka)

3. Wyświetlacz OLED 0,96 (Amazonka)

4. Czujnik temperatury DS18B20 (Amazon)

5. Bateria Lipo (Amazonka)

6. Zaciski śrubowe (Amazonka)

7. Nagłówki żeńskie / męskie (Amazonka)

8. Płyta perforowana (Amazonka)

9. Przewód 24 AWG (Amazonka)

10. Przełącznik suwakowy (Amazonka)

11. Port męski USB (Amazonka)

12. 11. Port żeński USB (Amazon)

12. Wsporniki PCB (Amazon)

13. Panele słoneczne (woltaiczne)

Używane narzędzia i instrumenty:

1. Lutownica (Amazonka)

2. Narzędzie do ściągania izolacji (Amazonka)

3. Multimetr (Amazonka)

Krok 1: Krok 1: Jak to działa?

Sercem licznika energii jest płyta Wemos oparta na ESP8266. ESP8266 wykrywa prąd i napięcie za pomocą czujnika prądu INA219, a temperaturę za pomocą czujnika temperatury DS18B20. Zgodnie z tym napięciem i prądem, ESP wykonuje obliczenia matematyczne do obliczania mocy, energii i pojemności. Na podstawie zużycia energii rachunek za energię elektryczną jest obliczany na podstawie stawki za energię (cena za kWh).

Cały schemat jest podzielony na 4 grupy

1. Wemos D1 Mini Pro

Moc wymagana dla płyty Wemos jest dostarczana z LiPovBattery przez przełącznik suwakowy.

2. Czujnik prądu

Czujnik prądu INA219 jest podłączony do płytki Arduino w trybie komunikacji I2C (pin SDA i SCL).

3. Wyświetlacz OLED

Podobnie jak obecny Sensor, wyświetlacz OLED jest również podłączony do płytki Arduino w trybie komunikacji I2C. Jednak adres dla obu urządzeń jest inny.

4. Czujnik temperatury

Tutaj użyłem czujnika temperatury DS18B20. Wykorzystuje protokół one-wire do komunikacji z Arduino.

Krok 2: Przygotuj szpilki nagłówka

Aby zamontować Arduino, wyświetlacz OLED, czujnik prądu i czujnik temperatury, potrzebujesz pinów żeńskich prostych. Kupując proste nagłówki, będą one zbyt długie, aby można było użyć komponentów. Musisz więc przyciąć je do odpowiedniej długości. Użyłem szczypiec, aby go przyciąć.

Poniżej znajdują się szczegóły dotyczące nagłówków:

1. Płyta Wemos-2 x 8 pinów

2. INA219 - 1 x 6 pinów

3. OLED-1 x 4 piny

4. Temp. Czujnik - 1 x 3 piny

Krok 3: Przylutuj żeńskie nagłówki

Po przygotowaniu szpilki żeńskiej główki, przylutuj je do płyty perforowanej.

Po przylutowaniu pinów głowicy sprawdź, czy wszystkie elementy pasują idealnie, czy nie.

Krok 4: Zaciski lutowane, port USB i przełącznik

Najpierw przylutuj 3 zaciski śrubowe, zaciski śrubowe służą do podłączenia 1. Źródło 2. Obciążenie i 3. Akumulator

Górne zaciski służą do podłączenia źródła i obciążenia, a dolny zacisk umieszczony bokiem do wyłącznika służy do podłączenia zestawu akumulatorów.

Następnie przylutuj przełącznik suwakowy. Przełącznik suwakowy włącza i wyłącza zasilanie płyty Wemos.

Na koniec przylutuj żeński port USB. Rozmiar nóżek montażowych portu USB jest nieco większy niż otwory w perforowanym otworze, więc otwór należy poszerzyć za pomocą wiertarki. Następnie wciśnij port USB do tych otworów i przylutuj wszystkie piny.

Krok 5: Przygotuj czujnik INA219

Czujnik INA219 jest dostarczany z 6-pinowymi męskimi listwami nagłówkowymi i zaciskiem śrubowym. Męskie piny nagłówka służą do połączenia I2C z mikrokontrolerem, a zacisk śrubowy służy do podłączenia linii zasilającej do pomiaru prądu.

Tutaj przylutowałem 6-pinowe męskie piny do INA219 i pozostawiłem zacisk śrubowy, aby wziąć pod uwagę estetyczny wygląd. Następnie bezpośrednio lutuję dwa przewody do podkładki lutowniczej podanej dla zacisku śrubowego, jak pokazano na powyższym obrazku.

Krok 6: Zamontuj czujnik temperatury

Tutaj korzystam z czujnika temperatury DS18B20 w pakiecie TO-92. Biorąc pod uwagę łatwą wymianę, użyłem 3-pinowego złącza żeńskiego. Ale możesz bezpośrednio przylutować czujnik do płyty perforowanej.

Schemat pinów dla DS18B20 pokazano na powyższym obrazku.

Krok 7: Wykonaj obwód

Po przylutowaniu gniazd żeńskich i zacisków śrubowych należy połączyć pady zgodnie ze schematem przedstawionym powyżej.

Połączenia są dość proste

INA219 / OLED -> Wemos

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL->D1

DS18B20 -> Wemos

GND -> GND

DQ -> D4 przez rezystor podciągający 4,7 K

VCC -> VCC

Na koniec podłącz zaciski śrubowe zgodnie ze schematem.

Do wykonania obwodu użyłem kolorowych przewodów 24AWG. Przylutuj przewód zgodnie ze schematem obwodu.

Krok 8: Przygotuj akumulator

Tutaj użyłem akumulatora 700mAh do zasilania płyty Wemos. Akumulator jest montowany z tyłu płytki drukowanej. Do zamontowania baterii użyłem taśmy dwustronnej 3M.

Kilka myśli:

1. Jeśli nie chcesz używać akumulatora, możesz użyć źródła zasilania do zasilania płyty Wemos za pomocą obwodu regulatora napięcia.

2. Możesz dodać płytkę ładującą TP4056, aby naładować akumulator LiPo.

Krok 9: Montaż wsporników

Po lutowaniu i okablowaniu zamontuj wsporniki w 4 rogach. Zapewni dostateczny odstęp od ziemi do złączy lutowniczych i przewodów.

Krok 10: Oprogramowanie i biblioteki

1. Przygotowanie Arduino IDE dla płyty Wemos

Aby przesłać kod Arduino na tablicę Wemos, musisz postępować zgodnie z tymi instrukcjami

Ustaw odpowiednią płytkę i port COM.

2. Zainstaluj biblioteki

Następnie musisz zaimportować bibliotekę do swojego Arduino IDE

Pobierz następujące biblioteki

1. Biblioteka Blynka

2. Adafruit_SSD1306

3. Adaowoc_INA219

4. Dallas Temperatura

5. OneWire

3. Szkic Arduino

Po zainstalowaniu powyższych bibliotek wklej kod Arduino podany poniżej. Wprowadź kod uwierzytelniania z kroku-1, ssid i hasło routera.

Następnie prześlij kod.

Krok 11: Połączenie z aplikacją Blynk

Ponieważ płyta Wemos ma wbudowany chip WiFi, możesz podłączyć ją do routera i monitorować wszystkie parametry ze swojego smartfona. Tutaj użyłem aplikacji Blynk do stworzenia aplikacji do monitorowania smartfona.

Blynk to aplikacja, która umożliwia pełną kontrolę nad Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison i wieloma innymi urządzeniami. Jest kompatybilny zarówno z Androidem, jak i iPhonem.

W Blynk wszystko działa na Energy. Kiedy tworzysz nowe konto, dostajesz 2 000 JPY na rozpoczęcie eksperymentów; Każdy Widget potrzebuje trochę Energii do działania.

Wykonaj poniższe kroki:

Krok 1: Pobierz aplikację Blynk

1. Dla Androida

2. Dla iPhone'a

Krok 2:

Uzyskaj token uwierzytelniania Aby połączyć aplikację Blynk ze sprzętem, potrzebujesz tokena uwierzytelniania.

1. Utwórz nowe konto w aplikacji Blynk.

2. Naciśnij ikonę QR na górnym pasku menu.

Utwórz klon tego projektu, skanując pokazany powyżej kod QR. Po pomyślnym wykryciu cały projekt będzie natychmiast dostępny na Twoim telefonie.

3. Po utworzeniu projektu zespół Blynk wyśle Ci token uwierzytelniania za pośrednictwem zarejestrowanego identyfikatora e-mail.

4. Sprawdź swoją skrzynkę e-mail i znajdź token uwierzytelniania.

Krok 12: Testowanie obwodu

Aby przetestować płytkę podłączyłem akumulator 12V jako źródło i 3W diodę LED jako obciążenie.

Akumulator jest podłączony do zacisku śrubowego źródła, a dioda LED jest podłączona do zacisku śrubowego obciążenia. Akumulator LiPo podłącza się do zacisku śrubowego akumulatora, a następnie włącza obwód za pomocą przełącznika suwakowego. Możesz zobaczyć wszystkie parametry wyświetlane na ekranie OLED.

Parametry w pierwszej kolumnie to 1. Napięcie 2. Prąd 3. Moc Parametry w drugiej kolumnie to 1. Energia 2. Pojemność 3. Temperatura

Teraz otwórz aplikację Blynk, aby monitorować wszystkie powyższe parametry ze smartfona.

Aby sprawdzić dokładność, użyłem multimetru i testera, jak pokazano powyżej. Dokładność jest im bliska.

Jestem naprawdę zadowolona z tego kieszonkowego gadżetu.

Dziękuję za przeczytanie mojego Instructable. Jeśli podoba Ci się mój projekt, nie zapomnij go udostępnić.

Komentarze i opinie są zawsze mile widziane.