Modul Pengukuran Kuasa DIY untuk Arduino: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Halo semua, saya harap anda berjaya! Dalam arahan ini saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana saya membuat modul Power meter / Wattmeter ini untuk digunakan dengan papan Arduino. Meter kuasa ini dapat mengira kuasa yang digunakan oleh dan Beban DC. Bersama dengan kuasa, modul ini juga dapat memberi kita bacaan voltan dan arus yang tepat. Ia dapat dengan mudah mengukur voltan rendah (sekitar 2V) dan arus rendah, serendah 50 mA dengan ralat tidak lebih daripada 20mA. Ketepatan bergantung pada pilihan komponen berdasarkan keperluan anda.

Bekalan

• IC LM358 dual OP-AMP
• Pangkalan IC 8 pin
• Perintang Shunt (8.6 milliOhms dalam kes saya)
• Perintang: 100K, 10K, 2.2K, 1K (1 / 2watt)
• Kapasitor: Kapasitor seramik 3 * 0.1uF
• Papan verob atau papan sifar
• Terminal skru
• Pateri dan pateri
• Arduino Uno atau papan serasi yang lain
• Paparan OLED
• Menyambungkan wayar papan roti

Langkah 1: Mengumpulkan Komponen yang Diperlukan

Projek ini menggunakan komponen yang sangat mudah dan senang didapati: ia merangkumi perintang, kapasitor seramik, penguat Operasi dan papan periksa untuk prototaip.

Pilihan dan nilai komponen bergantung pada jenis aplikasi dan julat daya yang ingin anda ukur.

Langkah 2: Prinsip Kerja

Pengoperasian modul daya berdasarkan dua konsep teori litar dan elektrik asas: Konsep pembahagi voltan untuk pengukuran voltan masukan dan Hukum Ohm untuk mengira arus yang mengalir melalui litar. Kami menggunakan perintang shunt untuk membuat penurunan voltan yang sangat kecil di atasnya. Penurunan voltan ini berkadar dengan jumlah arus yang mengalir melalui shunt. Voltan kecil ini ketika diperkuat oleh penguat operasi dapat digunakan sebagai input ke mikrokontroler yang dapat diprogramkan untuk memberi kita nilai saat ini. Penguat operasi digunakan sebagai penguat tidak terbalik di mana keuntungan ditentukan oleh nilai maklum balas perintang R2 dan R1. Menggunakan konfigurasi bukan pembalik memungkinkan kita untuk mempunyai persamaan sebagai rujukan pengukuran. Untuk ini, arus diukur di bahagian bawah litar. Untuk aplikasi saya, saya telah memilih keuntungan 46 dengan menggunakan perintang 100K dan 2.2K sebagai rangkaian maklum balas. Pengukuran voltan dilakukan dengan menggunakan rangkaian pembahagi voltan yang membahagikan voltan masukan berkadaran dengan rangkaian perintang yang digunakan.

Nilai semasa dari OP-Amp dan nilai voltan dari rangkaian pembahagi dapat dimasukkan ke dalam dua input analog dari arduino sehingga kita dapat mengira daya yang digunakan oleh beban.

Langkah 3: Membawa Bahagian Bersama

Mari kita mulakan pembinaan modul kuasa kita dengan menentukan kedudukan terminal skru untuk sambungan input dan output. Setelah menandakan kedudukan yang sesuai, kami menyolder terminal skru dan perintang shunt di tempatnya.

Langkah 4: Menambah Bahagian untuk Rangkaian Voltage Sense

Untuk penginderaan voltan input, saya menggunakan rangkaian pembahagi voltan 10K dan 1K. Saya juga menambah kapasitor 0.1 uF di perintang 1K untuk melancarkan voltan. Rangkaian rasa voltan disolder berhampiran terminal input

Langkah 5: Menambah Bahagian untuk Rangkaian Rasa Semasa

Arus sedang diukur dengan mengira dan menguatkan penurunan voltan melintasi perintang shunt dengan keuntungan yang telah ditetapkan yang ditetapkan oleh rangkaian perintang. Mod penguat tidak terbalik digunakan. Adalah wajar untuk memastikan jejak solder tetap kecil untuk mengelakkan penurunan voltan yang tidak diingini.

Langkah 6: Selesaikan Sambungan yang Tinggal dan Selesaikan Binaan

Dengan rangkaian voltan dan arus yang disambungkan dan disolder, sudah tiba masanya untuk menyolatkan pin header lelaki dan membuat sambungan kuasa dan output isyarat yang diperlukan. Modul ini akan dikuasakan oleh voltan operasi standard 5 volt yang dapat kita dapatkan dengan mudah dari papan arduino. Kedua-dua output pengertian voltan akan disambungkan ke input analog dari arduino.

Langkah 7: Menghubungkan Modul Dengan Arduino

Dengan modul yang lengkap, kini tiba masanya untuk menghubungkannya dengan Arduino dan menjalankannya. Untuk melihat nilainya, saya telah menggunakan paparan OLED yang menggunakan protokol I2C untuk berkomunikasi dengan arduino. Parameter yang dipaparkan di layar adalah Voltage, Current dan Power.

Langkah 8: Diagram Kod Projek dan Litar

Saya telah melampirkan rajah litar dan kod modul kuasa pada langkah ini (Sebelumnya saya telah melampirkan fail.ino dan.txt yang mengandungi kod tersebut tetapi beberapa kesalahan pelayan menyebabkan kod tersebut tidak dapat diakses atau tidak dapat dibaca oleh pengguna, jadi saya menulis keseluruhannya kod dalam langkah ini. Saya tahu itu bukan kaedah yang baik untuk berkongsi kod:(). Jangan ubah kod ini mengikut kehendak anda. Saya harap projek ini dapat membantu anda. Sila kongsi maklum balas anda dalam komen. Ceria!

#sertakan

#sertakan

#sertakan

#sertakan

#tentukan OLED_RESET 4 Paparan Adafruit_SSD1306 (OLED_RESET);

apungan val = 0;

arus apungan = 0;

voltan apungan = 0;

daya apungan = 0;

batal persediaan () {

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, INPUT);

display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // memulakan dengan paparan I2C addr 0x3C (untuk 128x32).display ();

kelewatan (2000);

// Kosongkan penyangga.

display.clearDisplay ();

display.setTextSize (1);

display.setCursor (0, 0);

display.setTextColor (PUTIH);

Serial.begin (9600); // Untuk melihat nilai pada monitor bersiri

}

gelung kosong () {

// mengambil purata untuk bacaan stabil

untuk (int i = 0; i <20; i ++) {

current = current + analogRead (A0);

voltan = voltan + analogRead (A1); }

semasa = (semasa / 20); semasa = semasa * 0.0123 * 5.0; // nilai penentukuran, akan diubah mengikut komponen yang digunakan

voltan = (voltan / 20); voltan = voltan * 0.0508 * 5.0; // nilai penentukuran, akan diubah mengikut komponen yang digunakan

kuasa = voltan * arus;

// mencetak nilai pada monitor bersiri

Cetakan bersiri (voltan);

Cetakan bersiri ("");

Cetakan bersiri (semasa);

Cetakan bersiri ("");

Serial.println (kuasa);

// mencetak nilai pada paparan OLED

display.setCursor (0, 0);

display.print ("Voltan:");

display.print (voltan);

display.println ("V");

display.setCursor (0, 10);

display.print ("Semasa:");

display.print (semasa);

display.println ("A");

display.setCursor (0, 20);

display.print ("Kuasa:");

display.print (kuasa);

display.println ("W");

paparan.display ();

kelewatan (500); // kadar penyegaran ditetapkan oleh kelewatan

display.clearDisplay ();

}