Meter V / A kecil dengan INA219: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Bosan memasang semula multimeter anda semasa anda mahu mengukur voltan dan arus pada projek kecil? Tiny V / A meter adalah peranti yang anda perlukan!

Tidak ada yang baru mengenai sensor arus tinggi INA219. Terdapat banyak projek baik di luar sana yang menggunakan kemampuannya untuk mengukur arus dan voltan pada beban. Saya pada mulanya mendapat inspirasi dari youtuber Julian Ilett dan video "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor". Tetapi saya mahukan meter ringkas dengan antara muka simpel dan cetakan 3D - jadi saya memutuskan untuk membuatnya sendiri.

Mengenai sensor INA219:

INA219 mampu mengukur ± 3.2A dengan resolusi 0.1mA. Ia melakukannya dengan mengukur penurunan voltan pada perintang 0.1 ohm pada PCB. Oleh itu sensor akan memperkenalkan penurunan voltan yang sangat kecil tetapi hanya 320 mV dalam keadaan terburuk (3.2A). Sebagai contoh pada 100 mA penurunannya hanya 10 mV. Sekiranya anda mahu, mungkin untuk menukar perintang untuk mendapatkan julat atau resolusi yang lebih tinggi. Pada masa yang sama sensor juga mengukur voltan bus dengan resolusi 4 mV. Pada pengalaman saya, bacaan voltan sangat tepat. Ketepatan bacaan semasa bergantung pada rintangan sebenar perintang anda. Mereka biasanya mempunyai toleransi 1% (tetapi tidak pasti anda harus mempercayai papan eBay yang murah). Saya yakin boleh menentukur hasilnya sekiranya anda mengetahui nilai perintang yang tepat. Tetapi saya tidak menggali lebih jauh kerana ketepatannya cukup baik untuk keperluan saya. Sensor mempunyai tetapan penguatan yang berbeza - ini tidak akan mempengaruhi resolusi tetapi membantu mengurangkan kebisingan dalam julat rendah.

Ciri-ciri Meter V / A Kecil:

• Boleh dihidupkan dari USB atau dari input kuasa.

  • Apabila dibekalkan dari USB, bekalan input boleh berkisar antara 0 - 26V. Hanya arus kebocoran sensor yang mempengaruhi input kuasa. Bagus jika anda ingin mengesahkan kapasiti bateri.
  • Apabila dibekalkan dari input kuasa, ini boleh berkisar antara 4 - 15V. (Batasan pengatur voltan arduino).
  • Input yang dipilih dikesan semasa boot atau diubah dan akan memaparkan berbagai pesan kepada pengguna.
• Boleh memaparkan voltan, arus, kuasa & mAh secara serentak.
• mAh boleh diset semula.
• Antara muka satu butang dengan tekan pendek / panjang.
• Pilih julat INA219: 26V / 3.2A, 26V / 1A atau 16V / 0.4A.
• Pilih kadar persampelan 100, 200, 500 atau 1000 ms.
• Aktifkan / nyahaktifkan tidur sensor untuk menurunkan arus kebocoran pada sensor.
• Tetapan disimpan di EEPROM dan dimuat semula semasa boot

• Antara muka bersiri

  • Mencetak hasil pada siri. Boleh digunakan untuk pembalakan.
  • Tukar tetapan dengan perintah bersiri

Bekalan

Contoh 1x Arduino Nano - Arduino Nano eBay

Papan sensor 1x INA219 - contoh eBay papan sensor ungu INA219

1x OLED 0.96 "I2C 128X64 4-pin - OLED 0.96" Biru I2C eBay contoh

1x TTP223 Capacitive Touch Switch - TTP223 Capacative touch button PCB eBay contoh

1x Pemasangan Soket Daya Soket Perempuan - Pemasangan lubang lubang Jack Wanita sebagai contoh eBay

1x Jack Power Supply Lelaki - Jack Power Lelaki dengan terminal skru eBay contoh atau Jack Power lelaki dengan terminal Push eBay contoh

1x Slide Switch 2 Position 6 Pin - Switch slaid 6 pin eBay contoh

Wayar

Penyambung lelaki 1x 5 pin (pilihan) - 2.54 header pin lelaki eBay contoh

Penyambung wanita 1 pin 5 pin (pilihan) - Penyambung Dupont menetapkan contoh eBay atau 2.54 5 pin penyambung baris tunggal eBay contoh

Tiub pengecutan haba (pilihan)

Alat:

Pateri besi

Pencetak 3D (jika anda mahu cetakan 3D)

Pistol gam

Langkah 1: Skematik

Saya membuat dua versi skema. Yang tradisional dan berasaskan gambar. Sambungannya serupa sehingga anda dapat menggunakan apa sahaja yang anda suka.

Penerangan

Paparan OLED dan sensor INA219 menggunakan I2C sehingga mereka memerlukan SDA dan SCL yang disambungkan ke A4 dan A5.

Keluaran sensor sentuh Kapasitif yang akan kami sambungkan ke D2 untuk input.

Suis slaid mempunyai 6 pin - dua baris 3 pin. Satu baris akan digunakan untuk menyambungkan input kuasa ke Vin di Arduino. Baris yang lain akan menghubungkan D6 ke tanah. Dengan menggunakan pull-up dalaman pada D6, Arduino akan dapat melihat apakah ia disambungkan ke kuasa pada Vin atau tidak.

Terakhir kami mengarahkan penyambung positif input daya (soket kuasa wanita) melalui INA219 ke output positif (jek kuasa lelaki). Ini adalah bagaimana sensor dapat mengukur arus yang mengalir melaluinya.

Langkah 2: Mencetak Kes

Sarungnya terdiri daripada kotak dan penutup. Kedua-duanya harus mudah dicetak dan kebanyakan pencetak dapat mencetaknya tanpa sokongan. Tetapi anda boleh menambahkan sokongan jika anda mahu.

Setelah selesai kedua-dua bahagian itu tersekat. Sekiranya anda sangat berhati-hati anda akan dapat membukanya lagi. Tetapi kedua kunci spring agak rapuh dan boleh pecah sekiranya anda tidak berhati-hati.

Tiada pencetak 3D?

Sekiranya anda tidak mempunyai akses ke pencetak 3D, saya pasti boleh membuat kes lain. Anda boleh membeli kotak projek / kotak plastik atau aluminium. Atau anda boleh membuat sesuatu sendiri dari kayu atau kadbod. Jadilah kreatif!

Langkah 3: Memasang Tudung

Tudung memegang skrin OLED dan butang sentuh kapasitif. Kabel pateri pada komponen sebelum melekatkannya di tempat dengan gam gun. Berhati-hatilah dengan skrin OLED - kadang-kadang kaca terpasang pada permukaan PCB. Oleh itu, sejajarkannya sebelum melekatkannya di tempat. Sekiranya anda mempunyai penyambung 5 pin, kemudian tambahkan ke wayar. Sekiranya tidak, masih boleh memasang skrin & butang terus ke Arduino - tetapi agak sukar untuk digunakan.

Langkah 4: Memasang Kotak Utama

Pasang soket kuasa Perempuan dan suis slaid dan pasangkannya di tempatnya. Sekiranya anda tidak menemui skru kecil yang sesuai dengan suis, anda boleh melekatkannya di tempatnya. Saya fikir saya mendapat milik pemacu DVD lama yang saya hancurkan:)

Tanggalkan pin dan penyambung dari INA219 (jika dipasang) tidak ada cukup ruang untuknya di dalam kotak. Kemudian masukkan Arduino dan INA219 sepenuhnya sebelum melekatkannya di dalam kotak. Sekali lagi tambahkan penyambung 5 pin jika anda memilikinya - atau hanya pasangkannya terus ke penutup.

Kemudian selesaikan pendawaian untuk menukar dan soket kuasa. Pada slaid wayar solder wayar ke dua pin yang paling dekat dengan soket kuasa wanita di kedua baris. Dengan cara ini anda boleh menggeser suis ke arah USB untuk memilih kuasa USB. Dan luncurkan suis ke arah input untuk kuasa input. Mudah diingat!

Jangan tutup kes lagi! Sebaiknya diuji bahawa semuanya berfungsi terlebih dahulu.

Langkah 5: Memprogram Arduino

Sekiranya anda belum memasang Arduino IDE, dapatkannya dari arduino.cc

Anda juga perlu memasang dua perpustakaan U8g2 dan Adafruit INA219. Kedua-duanya boleh didapati di pengurus perpustakaan. Untuk Adafruit INA219 pastikan anda mendapat versi 1.0.5 - versi yang lebih baru memerlukan perpustakaan tambahan dan memori kilat, tetapi tidak memberikan fungsi tambahan buat masa ini.

Seterusnya dapatkan kod sumber yang dilampirkan dalam Instructable ini (Tiny-VA-Meter.ino dan FlashMem.h) atau dapatkan versi terbaru dari GitHub Tiny-VA-Meter Git saya. Sekarang buka Tiny-VA-Meter.ino dengan Arduino IDE.

Sambungkan Tiny V / A Meter ke komputer anda dengan kabel USB.

Dari alat pilih Papan: "Arduino Nano", Pemproses: "ATmega328P" dan port yang betul. Anda mungkin perlu menukar pemproses menjadi "ATmega328P (Old bootloader)" bergantung pada arduino anda. Sekiranya anda mempunyai kesalahan komunikasi, cubalah.

Tekan butang muat naik dan tunggu sehingga selesai.

Langkah 6: Uji Semuanya Berjalan

Sebelum menutup kes ini, ada baiknya anda memeriksa bahawa semuanya tersambung dengan betul. Anda boleh mengikuti langkah-langkah ini untuk mengesahkan semua komponen:

1. Dari kuasa USB, Paparan harus menyala dan memaparkan bacaan (tanpa mengira kedudukan suis slaid).

2. Pastikan anda boleh menukar menu dengan mengetuk butang.

3. Terapkan kuasa pada input dan periksa bahawa meter menunjukkan voltan yang betul.

4. Cuba ubah suis slaid dan sahkan bahawa meter memaparkan mesej jarak jauh.

5. Sekarang anda boleh cuba mengatur suis slaid ke input kuasa dan memutuskan sambungan USB. Meter masih boleh berfungsi.

6. Akhirnya anda seharusnya dapat menyambungkan beban atau peranti ke output dan periksa bahawa sensor membaca undian semasa.

Sekiranya semua langkah ini berjaya, meter anda harus berfungsi dengan sempurna! Anda boleh memasang penutupnya sekarang!

Langkah 7: Belajar Menavigasi Menu

Semasa boot meter akan bermula dengan menunjukkan julat input yang tersedia bergantung pada kedudukan suis slaid: "Julat input: 0-26V 3.2A" atau "Julat input: 4-15V 3.2A". Mesej hanya akan muncul selama beberapa saat, tetapi anda boleh melangkau dengan tekan pendek. Sekiranya suis slaid diubah selepas boot, mesej baru akan muncul lagi selama beberapa saat.

Secara ringkas anda menavigasi dengan tekan pendek dan pilih dengan tekan lama (1 saat).

Meter mempunyai 3 halaman utama: paparan V / A, paparan & tetapan V / A / W / Ah. Tekan pendek pada butang akan melompat di antara halaman ini.

Pada halaman V / A / W / Ah anda boleh menetapkan semula mAh dengan tekan lama.

Pada halaman tetapan Anda dapat memasukkan pengaturan dengan tekan lama. Kini anda boleh menavigasi antara tetapan yang berbeza dengan tekan pendek. Tetapan yang tersedia adalah "Sensor range", "Refresh rate" & "Sensor sleep". Anda menukar setiap tetapan dengan menekan lama. Semasa menavigasi melewati tetapan terakhir, meter akan kembali ke menu paparan V / A.

Langkah 8: Menggunakan Antara Muka Serial

Apabila disambungkan ke PC dengan USB, anda boleh menggunakan Arduino Serial Monitor (atau terminal lain) untuk berkomunikasi dengan Tiny V / A Meter. Ia menggunakan baudrate 115200.

Dengan kadar persampelan yang dipilih, meter akan menghantar semua bacaan melalui siri dan anda boleh membacanya dengan mudah di terminal.

Tetapi anda juga boleh mengubah tetapan pada Meter Tiny V / A dengan perintah bersiri. Pastikan untuk memilih "Newline" sebagai akhir baris.

Sebarang arahan yang tidak sah akan memaparkan menu bantuan:

Perintah: - reset (reset mAh)

- baca (Balas dengan hasil terkini)

- log x (Auto tx sampel - x boleh hidup atau mati)

- tidur x (tidur INA219 antara sampel - x boleh hidup atau mati)

- refresh x (Tetapkan skrin & kadar penyegaran bersiri. x boleh menjadi 100, 200, 500 atau 1000)

- julat x (Tetapkan julat INA219. x dapat 0 untuk 3.2A, 1 untuk 1A atau 2 untuk 0.4A)

Contohnya taip "refresh 1000" untuk menukar kadar pensampelan menjadi 1 saat. Atau ketik "log off" untuk melumpuhkan penghantaran hasil secara automatik. Meter akan menjawab dengan "OK" jika berjaya.

Langkah 9: Selesai

Sekarang gunakannya untuk mengukur sesuatu yang menyeronokkan:)

Saya telah mencuba untuk menambahkan semua ciri yang menurut saya berguna. Tetapi jangan ragu untuk melakukan pengubahsuaian anda sendiri. Dan sila kongsi jika anda dapat membuat beberapa peningkatan hebat pada Tiny V / A Meter!

Dikemas kini 14 / 06-2020: Pemacu berubah dan menambah lebih banyak ciri! Belum dilindungi oleh panduan ini - tetapi anda boleh melihatnya di GitHub saya.