عداد V / A صغير مع INA219: 9 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

هل سئمت من إعادة توصيل جهاز القياس المتعدد عندما تريد قياس الجهد والتيار في مشروع صغير؟ مقياس V / A الصغير هو الجهاز الذي تحتاجه!

لا يوجد شيء جديد حول مستشعر التيار العالي INA219. هناك الكثير من المشاريع الجيدة التي تستخدم قدرتها على قياس التيار والجهد على الحمل. لقد استلهمت في الأصل من اليوتيوب جوليان إليت وفيديو "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor". لكنني أردت عدادًا مضغوطًا بواجهة بسيطة وحالة مطبوعة ثلاثية الأبعاد - لذلك قررت أن أصنع ذلك بنفسي.

حول مستشعر INA219:

إن INA219 قادر على قياس ± 3.2A بدقة 0.1mA. يقوم بذلك عن طريق قياس انخفاض الجهد على المقاوم 0.1 أوم على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. لذلك سيحدث المستشعر انخفاضًا ضئيلًا جدًا في الجهد ولكن 320 مللي فولت فقط في أسوأ الحالات (3.2 أمبير). كمثال عند 100 مللي أمبير ، يكون الانخفاض 10 مللي فولت فقط. إذا كنت ترغب في ذلك ، فمن الممكن تغيير المقاوم للحصول على نطاق أو دقة أعلى. في نفس الوقت ، يقوم المستشعر أيضًا بقياس جهد الحافلة بدقة 4 مللي فولت. من واقع خبرتي ، فإن قراءات الجهد دقيقة للغاية. تعتمد دقة القراءات الحالية على المقاومة الفعلية للمقاوم. عادة ما يكون لديهم تسامح بنسبة 1 ٪ (ولكن لست متأكدًا من أنك يجب أن تثق في لوحات eBay الرخيصة). أعتقد أنه من الممكن معايرة النتائج إذا كنت تعرف القيمة الدقيقة للمقاوم. لكنني لم أتعمق في ذلك لأن الدقة كانت جيدة بما يكفي لاحتياجاتي. يحتوي المستشعر على إعدادات كسب مختلفة - لن تؤثر هذه الإعدادات على الدقة ولكنها تساعد في تقليل الضوضاء في النطاقات المنخفضة.

ميزات مقياس V / A الصغير:

• يمكن تشغيله من USB أو من مدخلات الطاقة.

  • عند التزويد من USB ، يمكن أن يتراوح مصدر الإدخال من 0 إلى 26 فولت. يؤثر تيار التسرب الخاص بالمستشعر فقط على مدخلات الطاقة. جميل إذا كنت تريد التحقق من سعة البطارية.
  • عند التزويد من مدخلات الطاقة يمكن أن يتراوح من 4 إلى 15 فولت. (حدود منظم الجهد اردوينو).
  • تم اكتشاف الإدخال المحدد عند التمهيد أو التغيير وسيعرض رسالة النطاق للمستخدم.
• يمكن عرض الجهد والتيار والطاقة و mAh في وقت واحد.
• يمكن إعادة تعيين مللي أمبير.
• واجهة زر واحدة بضغطة قصيرة / طويلة.
• حدد نطاقات INA219: 26V / 3.2A ، 26V / 1A أو 16V / 0.4A.
• حدد معدل أخذ العينات 100 أو 200 أو 500 أو 1000 مللي ثانية.
• تمكين / تعطيل نوم المستشعر لخفض تيار التسرب في المستشعر.
• يتم تخزين الإعدادات في EEPROM وإعادة تحميلها عند التشغيل

• واجهة تسلسلية

  • يطبع النتائج على المسلسل. يمكن استخدامها للتسجيل.
  • قم بتغيير الإعدادات بالأوامر التسلسلية

اللوازم

1x Arduino Nano - مثال Arduino Nano eBay

1x INA219 لوحة الاستشعار - INA219 الأرجواني لوحة الاستشعار مثال eBay

1x OLED 0.96 "I2C 128X64 4-pin - OLED 0.96" Blue I2C eBay مثال

1x TTP223 مفتاح اللمس بالسعة - TTP223 زر اللمس بالسعة PCB eBay مثال

1x أنثى مأخذ توصيل مأخذ توصيل مأخذ توصيل - أنثى مقبس طاقة ثقب جبل مثال eBay

1x ذكر مقبس إمداد الطاقة - مقبس طاقة ذكر مع أطراف لولبية مثال eBay أو مقبس طاقة ذكر مع أطراف دفع eBay مثال

1x Slide Switch 2 Position 6 Pin - مفتاح منزلق 6 pin eBay مثال

الأسلاك

موصل ذكر 1x 5 دبوس (اختياري) - 2.54 رأس دبوس ذكر مثال eBay

موصل أنثى 1x 5 دبوس (اختياري) - تعيين موصل Dupont مثال eBay أو 2.54 5 دبوس موصل صف واحد مثال eBay

أنبوب الانكماش الحراري (اختياري)

أدوات:

جندى الحديد

طابعة ثلاثية الأبعاد (إذا كنت تريد العلبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد)

مسدس الغراء

الخطوة 1: المخططات

لقد صنعت نسختين من الخطط. التقليدية والصورة. الاتصالات متطابقة لذا يمكنك استخدام ما تفضله.

وصف

تستخدم كل من شاشة OLED ومستشعر INA219 I2C لذلك يحتاجان إلى توصيل SDA و SCL بـ A4 و A5.

خرج مستشعر اللمس السعوي الذي سنقوم بتوصيله بـ D2 للإدخال.

يحتوي مفتاح الشريحة على 6 دبابيس - صفان من 3 دبابيس. سيتم استخدام صف واحد لتوصيل مدخلات الطاقة بـ Vin على Arduino. سيقوم الصف الآخر بتوصيل D6 بالأرض. باستخدام السحب الداخلي على D6 ، سيتمكن Arduino من معرفة ما إذا كان متصلاً بالطاقة على Vin أم لا.

أخيرًا ، قمنا بتوجيه الموصل الإيجابي لمدخل الطاقة (مقبس الطاقة الأنثوي) عبر INA219 إلى الإخراج الإيجابي (مقبس الطاقة الذكري). هذه هي الطريقة التي يستطيع المستشعر بها قياس التيار المتدفق من خلاله.

الخطوة الثانية: طباعة العلبة

تتكون العلبة من صندوق وغطاء. يجب أن يكون كلاهما سهل الطباعة ويمكن لمعظم الطابعات طباعتهما بدون دعم. ولكن يمكنك إضافة دعم إذا كنت ترغب في ذلك.

عند الانتهاء ، يستقر الجزءان معًا. إذا كنت حريصًا جدًا ، فستتمكن من فتحه مرة أخرى. لكن الأقفال الزنبركية هشة بعض الشيء ويمكن أن تنكسر إذا لم تكن حريصًا.

لا توجد طابعة ثلاثية الأبعاد؟

إذا لم يكن لديك وصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد ، فأنا متأكد من أنه من الممكن عمل حالة أخرى. يمكنك شراء صندوق / صندوق مشروع من البلاستيك أو الألومنيوم. أو يمكنك صنع شيء بنفسك من الخشب أو الورق المقوى. كن مبدعا!

الخطوة 3: تجميع الغطاء

الغطاء يحمل شاشة OLED وزر اللمس السعوي. أسلاك اللحام على المكونات قبل لصقها في مكانها بمسدس الغراء. احذر من شاشة OLED - في بعض الأحيان يتم تركيب الزجاج بشكل منحرف على PCB. لذا قم بمحاذاة ذلك قبل لصقها في مكانها. إذا كان لديك موصل 5 سنون ، فقم بإضافة ذلك إلى الأسلاك. إذا لم تقم بذلك ، فلا يزال من الممكن توصيل الشاشة والزر مباشرة بـ Arduino - لكن العمل معها أصعب قليلاً.

الخطوة 4: تجميع الصندوق الرئيسي

قم بتركيب مقبس الطاقة الأنثوي ومفتاح الشريحة وقم بربطهما في مكانهما. إذا لم تتمكن من العثور على أي براغي صغيرة تناسب المفتاح ، يمكنك لصقها في مكانها. أعتقد أنني حصلت على خاصتي من محرك أقراص DVD قديم قمت بفكه:)

قم بإزالة المسامير والموصلات من INA219 (إذا تم تركيبها) فلا توجد مساحة كافية لذلك في الصندوق. ثم قم بتوصيل Arduino و INA219 بالكامل قبل لصقهما في مكانهما في الصندوق. أضف الموصل المكون من 5 سنون مرة أخرى إذا كان لديك - أو قم فقط بتوصيله مباشرة بالغطاء.

ثم أكمل الأسلاك للتبديل ورافعات الطاقة. على أسلاك التبديل المنزلق إلى المسامير الأقرب إلى مقبس الطاقة الأنثوي في كلا الصفين. بهذه الطريقة يمكنك تحريك المفتاح نحو USB لتحديد طاقة USB. وحرك المفتاح نحو الإدخال من أجل طاقة الإدخال. سهل التذكر!

لا تغلق القضية بعد! من الأفضل اختبار أن كل شيء يعمل أولاً.

الخطوة 5: برمجة Arduino

إذا لم يكن لديك بالفعل Arduino IDE مثبتًا ، فاحصل عليه من arduino.cc

تحتاج أيضًا إلى تثبيت المكتبتين U8g2 و Adafruit INA219. كلاهما متاح في مدير المكتبة. بالنسبة إلى Adafruit INA219 ، تأكد من حصولك على الإصدار 1.0.5 - تتطلب الإصدارات الأحدث مكتبات إضافية وذاكرة فلاش ، ولكنها لا توفر أي وظائف إضافية في الوقت الحالي.

بعد ذلك ، احصل على الكود المصدري المرفق في Instructable (Tiny-VA-Meter.ino و FlashMem.h) أو احصل على أحدث إصدار من GitHub Tiny-VA-Meter Git. افتح الآن Tiny-VA-Meter.ino باستخدام Arduino IDE.

قم بتوصيل Tiny V / A Meter بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام كابل USB.

من الأدوات حدد Board: "Arduino Nano" ، المعالج: "ATmega328P" والمنفذ الصحيح. قد تحتاج إلى تغيير المعالج إلى "ATmega328P (محمل الإقلاع القديم)" اعتمادًا على اردوينو الخاص بك. إذا كان لديك أخطاء في الاتصال جرب ذلك.

اضغط على زر التحميل وانتظر حتى ينتهي.

الخطوة 6: اختبر أن كل شيء يعمل

قبل إغلاق العلبة ، من الجيد التحقق من توصيل كل شيء بشكل صحيح. يمكنك اتباع هذه الخطوات للتحقق من جميع المكونات:

1. من طاقة USB ، يجب أن تضيء الشاشة وتعرض القراءات (بغض النظر عن موضع مفتاح الانزلاق).

2. تأكد من أنه يمكنك تبديل القائمة عن طريق النقر على الزر.

3. قم بتوصيل الطاقة إلى الدخل وتأكد من أن العداد يعرض الجهد الصحيح.

4. حاول تبديل مفتاح التمرير وتحقق من أن جهاز القياس يعرض رسائل النطاق.

5. يمكنك الآن محاولة ضبط مفتاح التمرير على إدخال الطاقة وفصل USB. يجب أن يعمل العداد.

6. أخيرًا ، يجب أن تكون قادرًا على توصيل حمل أو جهاز بالمخرج والتحقق من أن المستشعر يقرأ الرسم الحالي.

إذا كانت كل هذه الخطوات ناجحة ، فيجب أن يعمل جهاز القياس الخاص بك على أكمل وجه! يمكنك تثبيت الغطاء في مكانه الآن!

الخطوة 7: تعلم كيفية التنقل في القائمة

عند بدء التشغيل ، سيبدأ العداد بإظهار نطاق الإدخال المتاح اعتمادًا على موضع مفتاح الانزلاق: "نطاق الإدخال: 0-26 فولت 3.2 أمبير" أو "نطاق الإدخال: 4-15 فولت 3.2 أمبير". ستظهر الرسالة لبضع ثوانٍ فقط ، ولكن يمكنك تخطيها بضغطة قصيرة. إذا تم تغيير مفتاح الشريحة بعد التمهيد ، فستظهر رسالة جديدة مرة أخرى لبضع ثوان.

باختصار ، يمكنك التنقل بضغطة قصيرة واختيار بالضغط لفترة طويلة (1 ثانية).

يحتوي المقياس على 3 صفحات رئيسية: شاشة V / A ، عرض V / A / W / Ah والإعدادات. ضغطة قصيرة على الزر ستنتقل بين هذه الصفحات.

في صفحة V / A / W / Ah ، يمكنك إعادة ضبط mAh بضغطة طويلة.

في صفحة الإعدادات ، يمكنك إدخال الإعدادات بضغطة طويلة. يمكنك الآن التنقل مرة أخرى بين الإعدادات المختلفة بضغطة قصيرة. الإعدادات المتاحة هي "نطاق المستشعر" و "معدل التحديث" و "سكون المستشعر". يمكنك تبديل كل إعداد عن طريق الضغط لفترة طويلة. عند تجاوز الإعداد الأخير ، سيعود المقياس إلى قائمة عرض V / A.

الخطوة 8: استخدام الواجهة التسلسلية

عند الاتصال بجهاز كمبيوتر باستخدام USB ، يمكنك استخدام Arduino Serial Monitor (أو طرف آخر) للتواصل مع Tiny V / A Meter. يستخدم معدل البود 115200.

باستخدام معدل أخذ العينات المحدد ، سيرسل المقياس جميع القراءات عبر المسلسل ويمكنك بسهولة قراءة ذلك في الجهاز.

ولكن يمكنك أيضًا تغيير الإعدادات على Tiny V / A Meter باستخدام الأوامر التسلسلية. تأكد من تحديد "Newline" كنهاية سطر.

أي أمر غير صالح سيعرض قائمة التعليمات:

الأوامر: - إعادة تعيين (إعادة تعيين مللي أمبير)

- قراءة (رد بأحدث النتائج)

- سجل x (Auto tx of sampels - يمكن تشغيل x أو إيقاف تشغيله)

- النوم x (النوم INA219 بين العينات - يمكن تشغيل x أو إيقاف تشغيله)

- التحديث x (ضبط الشاشة ومعدل التحديث التسلسلي. x يمكن أن يكون 100 أو 200 أو 500 أو 1000)

- النطاق x (ضبط نطاق INA219. x يمكن أن يكون 0 لـ 3.2A ، 1 لـ 1A أو 2 لـ 0.4A)

على سبيل المثال ، اكتب "تحديث 1000" لتغيير معدل أخذ العينات إلى ثانية واحدة. أو اكتب "log off" لتعطيل الإرسال التلقائي للنتائج. سوف يرد العداد بـ "OK" إذا نجح.

الخطوة 9: تم

استخدمه الآن لقياس شيء ممتع:)

لقد حاولت إضافة جميع الميزات التي أجدها مفيدة. لكن لا تتردد في عمل التعديلات الخاصة بك. ويرجى مشاركة ما إذا كنت قادرًا على إجراء بعض التحسينات الرائعة على Tiny V / A Meter!

تحديث 14 / 06-2020: تم تغيير برنامج التشغيل وإضافة المزيد من الميزات! لم يتم تغطيتها بواسطة هذا الدليل حتى الآن - ولكن يمكنك التحقق من ذلك على GitHub الخاص بي.