DIY Πολυλειτουργικός μετρητής ενέργειας V2.0: 12 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Σε αυτό το Instructable, θα σας δείξω πώς να φτιάξετε έναν μετρητή ενέργειας πολλαπλών λειτουργιών με βάση το Wemos (ESP8266). Αυτός ο μικρός μετρητής είναι μια πολύ χρήσιμη συσκευή που παρακολουθεί την τάση, το ρεύμα, την ισχύ, την ενέργεια και τη χωρητικότητα. Εκτός από αυτά παρακολουθεί επίσης τη θερμοκρασία περιβάλλοντος που είναι σημαντική για την ηλιακή φωτοβολταϊκή εφαρμογή. Αυτή η συσκευή είναι κατάλληλη για σχεδόν οποιαδήποτε συσκευή DC. Αυτός ο μικρός μετρητής μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της πραγματικής χωρητικότητας της μπαταρίας ή της τράπεζας ισχύος χρησιμοποιώντας ένα εικονικό φορτίο. Ο μετρητής μπορεί να μετρήσει έως το εύρος τάσης από 0 - 26V και μέγιστο ρεύμα 3,2Α.

Αυτό το έργο είναι συνέχεια του προηγούμενου έργου μετρητών ενέργειας.

Ακολουθούν οι νέες δυνατότητες που προστέθηκαν στην προηγούμενη έκδοση

1. Παρακολουθήστε τις παραμέτρους από το smartphone

2. Αυτόματο εύρος παραμέτρων

3. Παρακολούθηση του λογαριασμού ηλεκτρικής ενέργειας

4. Δοκιμαστής συσκευής USB

Εμπνεύστηκα από τα παρακάτω δύο έργα

1. Power Monitor” - Αισθητήρας ρεύματος και τάσης DC (INA219)

2. Φτιάξτε το δικό σας μετρητή ισχύος/καταγραφικό

Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τους δύο παραπάνω συγγραφείς έργου.

Προμήθειες:

Εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται:

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. Οθόνη OLED 0,96 (Amazon)

4. Αισθητήρας θερμοκρασίας DS18B20 (Amazon)

5. Μπαταρία Lipo (Amazon)

6. Screw Terminals (Amazon)

7. Γυναικείες / Αρσενικές επικεφαλίδες (Amazon)

8. Διάτρητη σανίδα (Amazon)

9. 24 AWG Wire (Amazon)

10. Διακόπτης διαφανειών (Amazon)

11. USB Male Port (Amazon)

12. 11. Θύρα θηλυκού USB (Amazon)

12. PCB Standoffs (Amazon)

13. Ηλιακοί συλλέκτες (Βολταϊκός)

Εργαλεία και όργανα που χρησιμοποιούνται:

1. Συγκολλητικό σίδερο (Amazon)

2. Wire Stripper (Amazon)

3. Πολύμετρο (Amazon)

Βήμα 1: Βήμα 1: Πώς λειτουργεί;

Η καρδιά του Energy Meter είναι ένας πίνακας Wemos που βασίζεται σε ESP8266. Το ESP8266 ανιχνεύει το ρεύμα και την τάση χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα ρεύματος INA219 και τη θερμοκρασία από τον αισθητήρα θερμοκρασίας DS18B20. Σύμφωνα με αυτήν την τάση και το ρεύμα, το ESP κάνει τα μαθηματικά για τον υπολογισμό της ισχύος, της ενέργειας και της χωρητικότητας. Από την κατανάλωση ενέργειας, ο λογαριασμός ηλεκτρικής ενέργειας υπολογίζεται με βάση το ποσοστό ενέργειας (τιμή ανά kWh).

Το Ολικό Σχήμα χωρίζεται σε 4 ομάδες

1. Wemos D1 Mini Pro

Η ισχύς που απαιτείται για τον πίνακα Wemos παρέχεται από ένα LiPovBattery μέσω ενός διακόπτη διαφάνειας.

2. Αισθητήρας ρεύματος

Ο τρέχων αισθητήρας INA219 είναι συνδεδεμένος στην πλακέτα Arduino σε λειτουργία επικοινωνίας I2C (καρφίτσα SDA και SCL).

3. Οθόνη OLED

Παρόμοια με τον τρέχοντα αισθητήρα, η οθόνη OLED είναι επίσης συνδεδεμένη με την πλακέτα Arduino στη λειτουργία επικοινωνίας I2C. Ωστόσο, η διεύθυνση και για τις δύο συσκευές είναι διαφορετική.

4. Αισθητήρας θερμοκρασίας

Εδώ έχω χρησιμοποιήσει τον αισθητήρα θερμοκρασίας DS18B20. Χρησιμοποιεί πρωτόκολλο ενός καλωδίου για επικοινωνία με το Arduino.

Βήμα 2: Προετοιμάστε τις καρφίτσες κεφαλίδας

Για να τοποθετήσετε την οθόνη Arduino, την οθόνη OLED, τον αισθητήρα ρεύματος και τον αισθητήρα θερμοκρασίας, χρειάζεστε κάποια θηλυκή καρφίτσα με κεφαλίδες. Όταν αγοράζετε τις ευθείες κεφαλίδες, θα είναι πολύ μεγάλες για να χρησιμοποιηθούν τα εξαρτήματα. Έτσι, θα πρέπει να τα κόψετε σε κατάλληλο μήκος. Χρησιμοποίησα μαντηλάκι για να το κόψω.

Ακολουθούν οι λεπτομέρειες σχετικά με τις κεφαλίδες:

1. Πίνακας Wemos - 2 x 8 ακίδες

2. INA219 - 1 x 6 ακίδες

3. OLED - 1 x 4 ακίδες

4. Temp. Αισθητήρας - 1 x 3 ακίδες

Βήμα 3: Συγκολλήστε τις Γυναικείες κεφαλίδες

Αφού ετοιμάσετε την καρφίτσα των γυναικών, κολλήστε τα στο διάτρητο χαρτόνι.

Μετά τη συγκόλληση των ακίδων κεφαλίδας, ελέγξτε αν όλα τα εξαρτήματα ταιριάζουν απόλυτα ή όχι.

Βήμα 4: Τερματικά βίδας συγκολλήσεων, θύρα USB και διακόπτης

Συγκολλήστε πρώτα τους 3 βιδωτούς ακροδέκτες, οι βιδωτοί ακροδέκτες χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση 1. Πηγή 2. Φορτίο και 3. Μπαταρία

Οι επάνω ακροδέκτες χρησιμοποιούνται για σύνδεση πηγής και φορτίου και ο κάτω ακροδέκτης τοποθετημένος στην πλευρά του διακόπτη χρησιμοποιείται για τη σύνδεση της μπαταρίας.

Στη συνέχεια, συγκολλήστε τον διακόπτη διαφάνειας. Ο διακόπτης ενεργοποιεί και απενεργοποιεί την τροφοδοσία στην πλακέτα Wemos.

Συγκολλήστε επιτέλους τη θηλυκή θύρα USB. Το μέγεθος των ποδιών στερέωσης της θύρας USB είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από τις οπές στη διάτρητη οπή, οπότε πρέπει να κάνετε την τρύπα ευρύτερη χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι. Στη συνέχεια, πιέστε τη θύρα USB σε αυτές τις οπές και κολλήστε όλες τις ακίδες.

Βήμα 5: Προετοιμάστε τον αισθητήρα INA219

Ο αισθητήρας INA219 συνοδεύεται από αρσενικές ταινίες κεφαλίδας 6 πείρων και βιδωτό ακροδέκτη. Οι αρσενικές ακίδες κεφαλίδας είναι για σύνδεση I2C με μικροελεγκτή και ο ακροδέκτης βιδών είναι για σύνδεση γραμμής ισχύος για τη μέτρηση του ρεύματος.

Εδώ έχω κολλήσει τους αρσενικούς πείρους 6 πείρων στο INA219 και άφησα τον βιδωτό ακροδέκτη για να εξετάσω την αισθητική εμφάνιση. Στη συνέχεια, συγκολλώνω απευθείας δύο σύρματα στο μαξιλάρι συγκόλλησης που δόθηκε για τον ακροδέκτη βίδας, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

Βήμα 6: Τοποθετήστε τον αισθητήρα θερμοκρασίας

Εδώ χρησιμοποιώ τον αισθητήρα θερμοκρασίας DS18B20 στο πακέτο TO-92. Λαμβάνοντας υπόψη την εύκολη αντικατάσταση, χρησιμοποίησα μια γυναικεία κεφαλίδα 3 ακίδων. Αλλά μπορείτε να κολλήσετε απευθείας τον αισθητήρα στη διάτρητη σανίδα.

Το διάγραμμα καρφιτσών για το DS18B20 φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

Βήμα 7: Κάντε το κύκλωμα

Αφού συγκολλήσετε τις θηλυκές κεφαλίδες και τους ακροδέκτες βιδών, πρέπει να ενώσετε τα μαξιλάρια σύμφωνα με το σχηματικό διάγραμμα που φαίνεται παραπάνω.

Οι συνδέσεις είναι αρκετά ευθείες

INA219 / OLED -> Wemos

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D1

DS18B20 -> Wemos

GND -> GND

DQ -> D4 μέσω αντίστασης έλξης 4,7K

VCC -> VCC

Τέλος, συνδέστε τους ακροδέκτες βίδας σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα.

Έχω χρησιμοποιήσει έγχρωμα καλώδια 24AWG για να κάνω το κύκλωμα. Συγκολλήστε το σύρμα σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος.

Βήμα 8: Προετοιμάστε το πακέτο μπαταρίας

Εδώ έχω χρησιμοποιήσει μια μπαταρία 700mAh για να τροφοδοτήσω την πλακέτα Wemos. Η μπαταρία είναι τοποθετημένη στο πίσω μέρος της πλακέτας κυκλώματος. Για την τοποθέτηση της μπαταρίας, έχω χρησιμοποιήσει ταινία διπλής όψης 3Μ.

Λίγες σκέψεις:

1. Εάν δεν θέλετε να χρησιμοποιήσετε μια μπαταρία, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την πηγή τροφοδοσίας για να τροφοδοτήσετε την πλακέτα Wemos χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα ρυθμιστή τάσης.

2. Μπορείτε να προσθέσετε έναν πίνακα φόρτισης TP4056 για να φορτίσετε την μπαταρία LiPo.

Βήμα 9: Τοποθέτηση των αναμονών

Μετά τη συγκόλληση και την καλωδίωση, τοποθετήστε τις προεξοχές σε 4 γωνίες. Παρέχει επαρκή απόσταση στις αρθρώσεις και τα σύρματα συγκόλλησης από το έδαφος.

Βήμα 10: Λογισμικό και Βιβλιοθήκες

1. Προετοιμασία του Arduino IDE για το Wemos Board

Για να ανεβάσετε τον κώδικα Arduino στον πίνακα Wemos, πρέπει να ακολουθήσετε αυτό το Instructables

Ρυθμίστε τη σωστή πλακέτα και τη θύρα COM.

2. Εγκαταστήστε τις Βιβλιοθήκες

Στη συνέχεια, πρέπει να εισαγάγετε τη βιβλιοθήκη στο Arduino IDE

Κατεβάστε τις παρακάτω βιβλιοθήκες

1. Βιβλιοθήκη Blynk

2. Adafruit_SSD1306

3. Adafruit_INA219

4. DallasTemperature

5. OneWire

3. Σκίτσο Arduino

Αφού εγκαταστήσετε τις παραπάνω βιβλιοθήκες, επικολλήστε τον κωδικό Arduino που δίνεται παρακάτω. Εισαγάγετε τον κωδικό auth από το βήμα 1, το ssid και τον κωδικό πρόσβασης του δρομολογητή σας.

Στη συνέχεια, ανεβάστε τον κωδικό.

Βήμα 11: Διασύνδεση με την εφαρμογή Blynk

Καθώς ο πίνακας Wemos διαθέτει ενσωματωμένο τσιπ WiFi, μπορείτε να το συνδέσετε στο δρομολογητή σας και να παρακολουθείτε όλες τις παραμέτρους από το Smartphone σας. Εδώ έχω χρησιμοποιήσει την εφαρμογή Blynk για την κατασκευή της εφαρμογής παρακολούθησης smartphone.

Το Blynk είναι μια εφαρμογή που επιτρέπει τον πλήρη έλεγχο του Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison και πολύ περισσότερου υλικού. t είναι συμβατό τόσο με Android όσο και με iPhone.

Στο Μπλινκ όλα λειτουργούν ⚡️Ενεργειακά. Όταν δημιουργείτε έναν νέο λογαριασμό, παίρνετε,️2, 000 για να αρχίσετε να πειραματίζεστε. Κάθε Widget χρειάζεται λίγη ενέργεια για να λειτουργήσει.

Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα:

Βήμα 1: Κατεβάστε την εφαρμογή Blynk

1. Για Android

2. Για iPhone

Βήμα 2:

Αποκτήστε το διακριτικό Auth Για να συνδέσετε την εφαρμογή Blynk και το υλικό σας, χρειάζεστε ένα διακριτικό Auth.

1. Δημιουργήστε έναν νέο λογαριασμό στην εφαρμογή Blynk.

2. Πατήστε το εικονίδιο QR στην επάνω γραμμή μενού.

Δημιουργήστε έναν κλώνο αυτού του Έργου σαρώνοντας τον παραπάνω κωδικό QR. Μόλις εντοπιστεί επιτυχώς, ολόκληρο το έργο θα είναι αμέσως στο τηλέφωνό σας.

3. Μετά τη δημιουργία του έργου, η ομάδα του Blynk θα σας στείλει ένα Auth Token μέσω καταχωρημένου αναγνωριστικού email.

4. Ελέγξτε τα εισερχόμενα email σας και βρείτε το διακριτικό ταυτότητας.

Βήμα 12: Δοκιμή του κυκλώματος

Για να δοκιμάσω την πλακέτα, έχω συνδέσει μια μπαταρία 12V ως πηγή και ένα LED 3W ως φορτίο.

Η μπαταρία είναι συνδεδεμένη στον ακροδέκτη βίδας πηγής και η λυχνία LED στον ακροδέκτη βιδών φορτίου. Η μπαταρία LiPo συνδέεται με τον ακροδέκτη βίδας της μπαταρίας και στη συνέχεια ενεργοποιεί το κύκλωμα χρησιμοποιώντας τον διακόπτη. Μπορείτε να δείτε όλες τις παραμέτρους που εμφανίζονται στην οθόνη OLED.

Οι παράμετροι στην πρώτη στήλη είναι 1. Τάση 2. Ρεύμα 3. Ισχύς Οι παράμετροι στη δεύτερη στήλη είναι 1. Ενέργεια 2. Ικανότητα 3. Θερμοκρασία

Τώρα ανοίξτε την εφαρμογή Blynk για να παρακολουθείτε όλες τις παραπάνω παραμέτρους από το smartphone σας.

Για να ελέγξω την ακρίβεια χρησιμοποίησα το πολύμετρό μου και το Tester όπως φαίνεται παραπάνω. Η ακρίβεια είναι κοντά τους.

Είμαι πραγματικά ικανοποιημένος με αυτό το gadget μεγέθους τσέπης.

Ευχαριστώ που διαβάσατε το Instructable. Αν σας αρέσει το έργο μου, μην ξεχάσετε να το μοιραστείτε.

Τα σχόλια και τα σχόλια είναι πάντα ευπρόσδεκτα.