ماژول اندازه گیری قدرت DIY برای آردوینو: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

سلام به همگی ، امیدوارم حالتون عالی باشه! در این قسمت آموزشی می خواهم به شما نشان دهم که چگونه این ماژول توان سنج/ وات متر را برای استفاده با برد آردوینو ساخته ام. این متر سنج می تواند توان مصرفی و بار DC را محاسبه کند. این ماژول به همراه قدرت ، می تواند قرائت دقیقی از ولتاژ و جریان را نیز به ما ارائه دهد. به راحتی می تواند ولتاژهای پایین (حدود 2 ولت) و جریانهای کم را تا 50 میلی آمپر با خطای حداکثر 20 میلی آمپر اندازه گیری کند. دقت بستگی به انتخاب قطعات بر اساس نیاز شما دارد.

تدارکات

• IC LM358 دوگانه OP-AMP
• پایه IC 8 پین
• مقاومت شنت (در مورد من 8.6 میلی اهم)
• مقاومت ها: 100K ، 10K ، 2.2K ، 1K (1/2watt)
• خازن: 3 * 0.1uF خازن سرامیکی
• Veroboard یا تخته صفر
• پایانه های پیچ دار
• لحیم کاری و لحیم کاری
• Arduino Uno یا هر برد سازگار دیگر
• صفحه نمایش OLED
• اتصال سیمهای نان براند

مرحله 1: جمع آوری اجزای مورد نیاز

این پروژه از قطعات بسیار ساده و آسان استفاده می کند: آنها شامل مقاومت ها ، خازن های سرامیکی ، تقویت کننده عملیاتی و یک تخته ورود برای نمونه سازی می شود.

انتخاب و ارزش اجزا بستگی به نوع برنامه و محدوده توان مورد نظر شما دارد.

مرحله 2: اصل کار

کار ماژول قدرت بر دو مفهوم نظریه مدار و الکتریسیته پایه است: مفهوم تقسیم ولتاژ برای اندازه گیری ولتاژ ورودی و قانون اهم برای محاسبه جریان عبوری از مدار. ما از یک مقاومت شنت برای ایجاد یک افت ولتاژ بسیار کوچک در سراسر آن استفاده می کنیم. این افت ولتاژ متناسب با مقدار جریانی است که از طریق شنت جریان می یابد. این ولتاژ کوچک هنگامی که توسط یک تقویت کننده عملیاتی تقویت می شود می تواند به عنوان ورودی یک میکروکنترلر استفاده شود که می تواند برنامه ریزی شده باشد تا مقدار فعلی را به ما بدهد. تقویت کننده عملیاتی به عنوان یک تقویت کننده غیر معکوس استفاده می شود که در آن سود با مقادیر بازخورد تعیین می شود مقاومت R2 و R1 استفاده از پیکربندی غیر معکوس به ما اجازه می دهد تا یک نقطه مشترک به عنوان مرجع اندازه گیری داشته باشیم. برای این کار ، جریان در سمت پایین مدار اندازه گیری می شود. برای برنامه من 46 با استفاده از مقاومت 100K و 2.2K به عنوان شبکه بازخورد ، سود 46 را انتخاب کرده ام. اندازه گیری ولتاژ با استفاده از یک مدار تقسیم ولتاژ انجام می شود که ولتاژ ورودی را متناسب با شبکه مقاومت مورد استفاده تقسیم می کند.

مقدار فعلی از OP-Amp و مقدار ولتاژ از شبکه تقسیم کننده را می توان به دو ورودی آنالوگ آردوینو وارد کرد تا بتوانیم توان مصرفی توسط یک بار را محاسبه کنیم.

مرحله 3: جمع آوری قطعات با هم

اجازه دهید ساخت ماژول قدرت خود را با تعیین موقعیت پایانه های پیچ برای اتصال ورودی و خروجی آغاز کنیم. پس از علامت گذاری موقعیت های مناسب ، پایانه های پیچ و مقاومت شنت را در جای خود لحیم می کنیم.

مرحله 4: افزودن قطعات برای شبکه حسگر ولتاژ

برای سنجش ولتاژ ورودی از یک شبکه تقسیم ولتاژ 10K و 1K استفاده می کنم. من همچنین یک خازن 0.1 uF به مقاومت 1K اضافه کردم تا ولتاژها را صاف کند. شبکه حس ولتاژ در نزدیکی ترمینال ورودی لحیم شده است

مرحله 5: افزودن قطعات برای شبکه حس فعلی

جریان با محاسبه و تقویت افت ولتاژ در مقاومت شنت با افزایش از پیش تعیین شده توسط شبکه مقاومت اندازه گیری می شود. حالت تقویت غیر معکوس استفاده می شود. مطلوب است که آثار لحیم کاری را کوچک نگه دارید تا از افت ناخواسته ولتاژ جلوگیری شود.

مرحله 6: تکمیل اتصالات باقی مانده و اتمام ساخت

با اتصال و لحیم شدن شبکه های حسگر ولتاژ و جریان ، زمان آن رسیده است که پایه های سربرگ مردانه را لحیم کرده و اتصالات لازم برای خروجی های قدرت و سیگنال را ایجاد کنیم. این ماژول از ولتاژ استاندارد 5 ولت تغذیه می کند که می توانیم به راحتی از یک برد آردوینو دریافت کنیم. دو خروجی حس ولتاژ به ورودی های آنالوگ آردوینو متصل می شوند.

مرحله 7: اتصال ماژول با آردوینو

با تکمیل شدن ماژول ، بالاخره زمان آن رسیده است که آن را با آردوینو متصل کرده و اجرا کنید. برای مشاهده مقادیر ، من از یک صفحه نمایش OLED استفاده کردم که از پروتکل I2C برای ارتباط با آردوینو استفاده می کرد. پارامترهای نمایش داده شده روی صفحه عبارتند از ولتاژ ، جریان و قدرت.

مرحله 8: کد پروژه و نمودار مدار

در این مرحله نمودار مدار و کد ماژول قدرت را ضمیمه کرده ام (قبلاً فایل.ino و.txt حاوی کد را ضمیمه کرده بودم ، اما برخی خطاهای سرور باعث شد که کد برای کاربران غیرقابل دسترسی یا خوانا نباشد ، بنابراین کل را نوشتم کد در این مرحله. من می دانم که روش خوبی برای به اشتراک گذاشتن کد نیست:(). با خیال راحت این کد را با توجه به نیاز خود تغییر دهید. امیدوارم این پروژه برای شما مفید بوده باشد. لطفاً نظرات خود را در نظرات به اشتراک بگذارید. سلام!

#عبارتند از

#عبارتند از

#عبارتند از

#عبارتند از

#تعریف OLED_RESET 4 صفحه نمایش Adafruit_SSD1306 (OLED_RESET) ؛

شناور val = 0؛

جریان شناور = 0 ؛

ولتاژ شناور = 0 ؛

توان شناور = 0 ؛

void setup () {

pinMode (A0 ، INPUT) ؛

pinMode (A1 ، INPUT) ؛

display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC ، 0x3C) ؛ // مقداردهی اولیه با I2C addr 0x3C (برای 128x32) display.display ()؛

تاخیر (2000) ؛

// بافر را پاک کنید.

display.clearDisplay ()؛

display.setTextSize (1) ؛

display.setCursor (0 ، 0) ؛

display.setTextColor (سفید) ؛

Serial.begin (9600)؛ // برای مشاهده مقادیر روی مانیتور سریال

}

حلقه خالی () {

// گرفتن میانگین برای قرائت پایدار

برای (int i = 0 ؛ i <20؛ i ++) {

current = current + analogRead (A0)؛

ولتاژ = ولتاژ + analogRead (A1) ؛ }

جریان = (جاری/20) ؛ جریان = فعلی * 0.0123 * 5.0 ؛ // مقدار کالیبراسیون ، با توجه به اجزای مورد استفاده تغییر می کند

ولتاژ = (ولتاژ/20) ؛ ولتاژ = ولتاژ * 0.0508 * 5.0 ؛ // مقدار کالیبراسیون ، با توجه به اجزای مورد استفاده تغییر می کند

قدرت = ولتاژ*جریان ؛

// چاپ مقادیر روی مانیتور سریال

Serial.print (ولتاژ) ؛

Serial.print ("")؛

Serial.print (فعلی) ؛

Serial.print ("")؛

Serial.println (قدرت) ؛

// چاپ مقادیر روی صفحه نمایش OLED

display.setCursor (0 ، 0) ؛

display.print ("ولتاژ:")؛

display.print (ولتاژ) ؛

display.println ("V") ؛

display.setCursor (0 ، 10) ؛

display.print ("جاری:")؛

display.print (جاری) ؛

display.println ("A") ؛

display.setCursor (0 ، 20) ؛

display.print ("قدرت:") ؛

display.print (قدرت) ؛

display.println ("W") ؛

display.display ()؛

تأخیر (500) ؛ // نرخ تجدید تنظیم شده با تاخیر

display.clearDisplay ()؛

}