Malý merač V/A s krokmi INA219: 9 (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Ste unavení z opätovného zapojenia multimetra, keď chcete merať napätie a prúd na malom projekte? Malý merač V/A je zariadenie, ktoré potrebujete!

Na snímači vysokého bočného prúdu INA219 nie je nič nové. Existuje veľa dobrých projektov, ktoré využívajú svoju schopnosť merať prúd a napätie na záťaži. Pôvodne som sa nechal inšpirovať youtuberom Julianom Ilettom a jeho videom „10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor“. Ale chcel som kompaktný merač s jednoduchým rozhraním a 3D tlačeným puzdrom - rozhodol som sa, že si ho vyrobím sám.

O snímači INA219:

INA219 je schopný merať ± 3,2 A s rozlíšením 0,1 mA. Vykonáva to meraním poklesu napätia cez odpor 0,1 ohmu na doske plošných spojov. Senzor teda prinesie veľmi malý pokles napätia, ale v najhoršom prípade iba 320 mV (3,2 A). Napríklad pri 100 mA je pokles iba 10 mV. Ak chcete, je možné zmeniť odpor, aby ste získali vyšší rozsah alebo rozlíšenie. Senzor súčasne meria aj napätie zbernice s rozlíšením 4 mV. Podľa mojich skúseností sú hodnoty napätia veľmi presné. Presnosť súčasných hodnôt závisí od skutočného odporu vášho odporu. Spravidla majú toleranciu 1% (ale nie ste si istí, či by ste mali lacným doskám eBay dôverovať). Verím, že by malo byť možné kalibrovať výsledky, ak poznáte presnú hodnotu odporu. Ale viac som sa tomu nevenoval, pretože presnosť bola pre moje potreby dostatočne dobrá. Senzor má rôzne nastavenia zosilnenia - neovplyvní to rozlíšenie, ale pomôže znížiť šum v nízkych rozsahoch.

Vlastnosti meradla Tiny V/A:

• Môžu byť napájané z USB alebo zo zdroja napájania.

  • Pri napájaní z USB sa vstupný zdroj môže pohybovať v rozsahu 0 - 26V. Príkon ovplyvňuje iba zvodový prúd snímača. Je dobré, ak si chcete overiť kapacitu batérie.
  • Pri napájaní zo zdroja sa môže pohybovať v rozmedzí 4 - 15V. (Obmedzenia regulátora napätia arduino).
  • Vybratý vstup sa zistí pri zavádzaní alebo zmene a zobrazí používateľovi správu o rozsahu.
• Dokáže súčasne zobrazovať napätie, prúd, výkon a mAh.
• mAh je možné resetovať.
• Rozhranie s jedným tlačidlom s krátkym / dlhým stlačením.
• Vyberte rozsahy INA219: 26V / 3,2A, 26V / 1A alebo 16V / 0,4A.
• Vyberte vzorkovaciu frekvenciu 100, 200, 500 alebo 1 000 ms.
• Zapnutím/vypnutím režimu spánku senzora znížite zvodový prúd v senzore.
• Nastavenia sú uložené v pamäti EEPROM a znova sa načítajú pri zavádzaní

• Sériové rozhranie

  • Vytlačí výsledky na seriál. Môže byť použitý na protokolovanie.
  • Zmeňte nastavenia pomocou sériových príkazov

Zásoby

1x Arduino Nano - príklad Arduino Nano eBay

1x senzorová doska INA219 - príklad eBay INA219 fialová senzorová doska

1x OLED 0,96 "I2C 128X64 4 -pin - OLED 0,96" modrý I2C príklad eBay

1x TTP223 kapacitný dotykový spínač - TTP223 kapacitné dotykové tlačidlo PCB príklad eBay

1 x zásuvka na zásuvku napájacieho zdroja - príklad zásuvky na eBay, zásuvka na zásuvku

1x zásuvka napájacieho zdroja - mužský konektor so skrutkovými svorkami príklad eBay alebo konektor mužského napájania so zasúvacími svorkami príklad eBay

1x Posuvný prepínač 2 polohy 6 pinov - Posuvný prepínač 6 kolíkový príklad na eBay

Drôty

1x 5 -pinový konektor male (voliteľný) - 2,54 kolíkové konektory príklad eBay

1 x 5 -pinový konektor (voliteľný) - sada konektorov Dupont príklad eBay alebo 2,54 5 -pinový jednoradový konektor príklad eBay

Zmršťovacia trubica (voliteľné)

Náradie:

Spájkovačka

3D tlačiareň (ak chcete 3D tlačené puzdro)

Lepiaca pištoľ

Krok 1: Schémy

Vytvoril som dve verzie schém. Tradičný a obrázkový. Pripojenia sú identické, takže môžete použiť čokoľvek, čo chcete.

Popis

OLED displej a senzor INA219 používajú I2C, takže potrebujú SDA a SCL pripojené k formátom A4 a A5.

Výstup kapacitného dotykového senzora pripojíme k vstupu na D2.

Posuvný prepínač má 6 kolíkov - dva rady po 3 kolíkoch. Jeden riadok bude slúžiť na pripojenie vstupného napájania k Vin na Arduine. Druhý rad bude spájať D6 so zemou. Použitím vnútorného sťahovania na D6 bude Arduino vidieť, či je alebo nie je pripojené k napájaniu na Vin.

Nakoniec vedieme kladný konektor zdroja napájania (zásuvka napájania ženy) cez INA219 k kladnému výstupu (zásuvka napájania muža). Takto je senzor schopný merať prúd, ktorý ním preteká.

Krok 2: Tlač puzdra

Puzdro sa skladá z krabice a veka. Obe by mali byť ľahko vytlačiteľné a väčšina tlačiarní ich dokáže tlačiť bez podpory. Ak však chcete, môžete pridať podporu.

Keď skončíte, obe časti sa spoja. Ak budete veľmi opatrní, budete ho môcť znova otvoriť. Dva pružinové zámky sú však trochu krehké a môžu sa zlomiť, ak si nedáte pozor.

Nemáte 3D tlačiareň?

Ak nemáte prístup k 3D tlačiarni, som si istý, že je možné vyrobiť ďalší prípad. Môžete si kúpiť projektové puzdro/krabicu z plastu alebo hliníka. Alebo si môžete niečo vyrobiť sami z dreva alebo lepenky. Buď kreatívny!

Krok 3: Zostavenie veka

Veko drží obrazovku OLED a kapacitné dotykové tlačidlo. Pred lepením na miesto pomocou lepiacej pištole spájkujte drôty na súčiastkach. Dávajte si pozor na obrazovku OLED - sklo je niekedy namontované na PCB šikmo. Pred lepením na miesto to teda zarovnajte. Ak máte 5 -kolíkový konektor, pridajte ho k vodičom. Ak nie, je stále možné prepojiť obrazovku a tlačidlo priamo s Arduinom - ale pracovať s nimi je o niečo ťažšie.

Krok 4: Zostavenie hlavného boxu

Namontujte ženský napájací konektor a posuvný spínač a zaskrutkujte ich na miesto. Ak nemôžete nájsť žiadne malé skrutky, ktoré by zodpovedali spínaču, môžete ho jednoducho prilepiť na miesto. Myslím, že som svoju dostal zo starej jednotky DVD, ktorú som rozobral:)

Odstráňte kolíky a konektory z INA219 (ak je namontovaný), v krabici na to nie je dostatok miesta. Potom Arduino a INA219 úplne zapojte a potom ich prilepte na miesto v krabici. Opäť pridajte 5 -kolíkový konektor, ak ho máte - alebo ho jednoducho zapojte priamo do veka.

Potom dokončite zapojenie vypínačov a napájacích konektorov. Na posúvači prepájajte vodiče k dvom kolíkom, ktoré sú najbližšie k zásuvke ženského napájania v oboch radoch. Týmto spôsobom môžete posunutím prepínača smerom k USB vybrať napájanie USB. A prepnite prepínač smerom k vstupu pre vstupný výkon. Ľahko zapamätateľné!

Prípad ešte nezatvárajte! Najlepšie je najskôr vyskúšať, či všetko funguje.

Krok 5: Programovanie Arduina

Ak ešte nemáte nainštalované Arduino IDE, stiahnite si ho z arduino.cc

Musíte tiež nainštalovať dve knižnice U8g2 a Adafruit INA219. Oba sú k dispozícii v správcovi knižnice. Pre Adafruit INA219 uistite sa, že získate verziu 1.0.5 - novšie verzie vyžadujú ďalšie knižnice a flash pamäť, ale v súčasnosti neposkytujú žiadne ďalšie funkcie.

Ďalej získajte zdrojový kód priložený v tomto návode (Tiny-VA-Meter.ino a FlashMem.h) alebo získajte najnovšiu verziu z môjho GitHub Tiny-VA-Meter Git. Teraz otvorte Tiny-VA-Meter.ino s Arduino IDE.

Pripojte merací prístroj Tiny V/A k počítaču pomocou kábla USB.

Z nástrojov vyberte Doska: „Arduino Nano“, Procesor: „ATmega328P“a správny port. V závislosti od arduina budete možno musieť zmeniť procesor na „ATmega328P (starý bootloader)“. Ak máte komunikačné chyby, skúste to.

Kliknite na tlačidlo nahrávania a počkajte, kým sa nedokončí.

Krok 6: Otestujte, či všetko funguje

Pred zatvorením puzdra je dobré skontrolovať, či je všetko správne zapojené. Na overenie všetkých komponentov môžete použiť tieto kroky:

1. Z napájania USB by sa mal displej rozsvietiť a zobrazovať údaje (bez ohľadu na polohu posuvného prepínača).

2. Klepnutím na tlačidlo skontrolujte, či sa dá ponuka prepínať.

3. Pripojte napájanie k vstupu a skontrolujte, či merač zobrazuje správne napätie.

4. Skúste posunúť posúvač a overte, či merač zobrazuje správy o dosahu.

5. Teraz sa môžete pokúsiť nastaviť posuvný prepínač na vstupné napätie a odpojiť USB. Merač by mal stále fungovať.

6. Nakoniec by ste mali byť schopní pripojiť záťaž alebo zariadenie k výstupu a skontrolovať, či snímač číta aktuálny odber.

Ak boli všetky tieto kroky úspešné, váš merač by mal fungovať perfektne! Teraz môžete veko zacvaknúť na miesto!

Krok 7: Naučte sa navigovať v ponuke

Pri zavádzaní začne merač zobrazením dostupného vstupného rozsahu v závislosti od polohy posuvného prepínača: „Vstupný rozsah: 0-26V 3,2A“alebo „Vstupný rozsah: 4-15V 3,2A“. Správa sa zobrazí iba na niekoľko sekúnd, ale môžete ju preskočiť krátkym stlačením. Ak sa posuvný spínač po zavedení zmení, na niekoľko sekúnd sa znova zobrazí nová správa.

Stručne povedané, pohybujete sa krátkym stlačením a výberom dlhým stlačením (1 s).

Merač má 3 hlavné stránky: V/A displej, V/A/W/Ah displej a nastavenia. Krátkym stlačením tlačidla preskočíte medzi týmito stránkami.

Na stránke V/A/W/Ah môžete resetovať mAh dlhým stlačením.

Na stránke s nastaveniami môžete zadať nastavenia dlhým stlačením. Teraz môžete znova prechádzať medzi rôznymi nastaveniami krátkym stlačením. K dispozícii sú nastavenia „Rozsah snímača“, „Obnovovacia frekvencia“a „Spánok snímača“. Každé nastavenie prepnete dlhým stlačením. Pri navigácii za posledným nastavením sa merač vráti do ponuky displeja V/A.

Krok 8: Použitie sériového rozhrania

Po pripojení k počítaču pomocou USB môžete na komunikáciu s meračom Tiny V/A použiť sériový monitor Arduino (alebo iný terminál). Používa prenosovú rýchlosť 115200.

So zvolenou vzorkovacou frekvenciou bude merač prenášať všetky hodnoty sériovo a to môžete ľahko prečítať na termináli.

Môžete však tiež zmeniť nastavenia na merači Tiny V/A pomocou sériových príkazov. Ako koniec riadka vyberte možnosť „Nový riadok“.

Akýkoľvek neplatný príkaz zobrazí ponuku pomocníka:

Príkazy:- reset (reset mAh)

- čítať (Odpovedať s najnovšími výsledkami)

- protokol x (automatické tx vzoriek - x môže byť zapnuté alebo vypnuté)

- spánok x (spánok INA219 medzi vzorkami - x môže byť zapnutý alebo vypnutý)

- obnovenie x (Nastavte obnovovaciu frekvenciu obrazovky a sériového čísla. x môže byť 100, 200, 500 alebo 1 000)

- rozsah x (Nastavte rozsah INA219. x môže byť 0 pre 3,2 A, 1 pre 1A alebo 2 pre 0,4A)

Ak napríklad chcete zmeniť vzorkovaciu frekvenciu na 1 sekundu, napíšte „Obnoviť 1000“. Alebo zadajte „odhlásiť“a vypnite automatické prenosy výsledkov. Merač v prípade úspechu odpovie „OK“.

Krok 9: Hotovo

Teraz to zmerajte niečo zábavné:)

Pokúsil som sa pridať všetky funkcie, ktoré považujem za užitočné. Neváhajte však vykonať svoje vlastné úpravy. A prosím, podeľte sa, ak ste schopní urobiť niekoľko úžasných vylepšení meradla Tiny V/A!

Aktualizované 14/06-2020: Zmenený ovládač a pridané ďalšie funkcie! Tento sprievodca sa ešte nevzťahuje - ale môžete si ho pozrieť na mojom GitHub.