DIY เครื่องวัดพลังงานมัลติฟังก์ชั่น V2.0: 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงวิธีสร้างเครื่องวัดพลังงานมัลติฟังก์ชั่นจาก Wemos (ESP8266) มิเตอร์ขนาดเล็กนี้เป็นอุปกรณ์ที่มีประโยชน์มากในการตรวจสอบแรงดัน กระแส พลังงาน พลังงาน และความจุ นอกจากนั้น ยังตรวจสอบอุณหภูมิแวดล้อมซึ่งมีความสำคัญต่อการประยุกต์ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ DC เกือบทุกชนิด มิเตอร์ขนาดเล็กนี้ยังใช้สำหรับวัดความจุที่แท้จริงของก้อนแบตเตอรี่หรือพาวเวอร์แบงค์โดยใช้โหลดจำลอง มิเตอร์สามารถวัดแรงดันได้ตั้งแต่ 0 - 26V และกระแสไฟสูงสุด 3.2A

โครงการนี้เป็นโครงการต่อเนื่องของโครงการเครื่องวัดพลังงานก่อนหน้าของฉัน

ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติใหม่ที่เพิ่มเข้ามาในเวอร์ชันก่อนหน้า

1. ตรวจสอบพารามิเตอร์จากสมาร์ทโฟน

2. ช่วงพารามิเตอร์อัตโนมัติ

3. การตรวจสอบบิลค่าไฟฟ้า

4. เครื่องทดสอบอุปกรณ์ USB

ฉันได้รับแรงบันดาลใจจากสองโครงการต่อไปนี้

1. Power Monitor” - เซ็นเซอร์กระแสไฟและแรงดันไฟตรง (INA219)

2. สร้างเครื่องวัดกำลังไฟฟ้า/คนตัดไม้

ฉันอยากจะขอบคุณเป็นพิเศษกับผู้เขียนโครงการทั้งสองข้างต้น

เสบียง:

ส่วนประกอบที่ใช้:

1. Wemos D1 Mini Pro (อเมซอน)

2. INA219 (อเมซอน)

3. 0.96 OLED Display (อเมซอน)

4. DS18B20 เซ็นเซอร์อุณหภูมิ (Amazon)

5. แบตลิโพ (อเมซอน)

6. ขั้วเกลียว (อเมซอน)

7. ส่วนหัวหญิง / ชาย (Amazon)

8. กระดานเจาะรู (อเมซอน)

9. 24 AWG Wire (อเมซอน)

10. สวิตช์สไลด์ (Amazon)

11. พอร์ต USB ชาย (Amazon)

12. 11. พอร์ต USB หญิง (Amazon)

12. PCB Standoffs (อเมซอน)

13. แผงโซลาร์เซลล์ (โวลตาอิก)

เครื่องมือและเครื่องมือที่ใช้:

1. หัวแร้ง (อเมซอน)

2. คีมปอกสายไฟ (อเมซอน)

3. มัลติมิเตอร์ (อเมซอน)

ขั้นตอนที่ 1: ขั้นตอนที่ 1: มันทำงานอย่างไร

หัวใจของเครื่องวัดพลังงานคือบอร์ด Wemos ที่ใช้ ESP8266 ESP8266 ตรวจจับกระแสและแรงดันโดยใช้เซ็นเซอร์และอุณหภูมิปัจจุบัน INA219 โดยเซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 ตามแรงดันและกระแสนี้ ESP จะทำการคำนวณเพื่อคำนวณกำลัง พลังงาน และความจุ จากการใช้พลังงาน ค่าไฟฟ้าคำนวณตามอัตราพลังงาน (ราคาต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง)

แผนผังทั้งหมดแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม

1. Wemos D1 Mini Pro

กำลังไฟที่จำเป็นสำหรับบอร์ด Wemos นั้นมาจาก LiPovBattery ผ่านสวิตช์แบบสไลด์

2. เซ็นเซอร์ปัจจุบัน

เซ็นเซอร์ปัจจุบัน INA219 เชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino ในโหมดการสื่อสาร I2C (ขา SDA และ SCL)

3. จอแสดงผล OLED

เช่นเดียวกับเซ็นเซอร์ปัจจุบัน จอแสดงผล OLED ยังเชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino ในโหมดการสื่อสาร I2C อย่างไรก็ตาม ที่อยู่ของอุปกรณ์ทั้งสองนั้นแตกต่างกัน

4. เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

ที่นี่ฉันใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 ใช้โปรโตคอลแบบสายเดียวเพื่อสื่อสารกับ Arduino

ขั้นตอนที่ 2: เตรียมหมุดส่วนหัว

ในการติดตั้ง Arduino, จอแสดงผล OLED, เซ็นเซอร์ปัจจุบัน และเซ็นเซอร์อุณหภูมิ คุณต้องมีหมุดหัวตรงตัวเมีย เมื่อคุณซื้อส่วนหัวแบบตรง ส่วนประกอบจะยาวเกินไปสำหรับส่วนประกอบที่จะใช้ ดังนั้น คุณจะต้องตัดมันให้มีความยาวที่เหมาะสม ฉันใช้ก้ามตัดมัน

ต่อไปนี้เป็นรายละเอียดเกี่ยวกับส่วนหัว:

1. Wemos Board - 2 x 8 พิน

2. INA219 - 1 x 6 พิน

3. OLED - 1 x 4 พิน

4. อุณหภูมิ เซนเซอร์ - 1 x 3 พิน

ขั้นตอนที่ 3: ประสานส่วนหัวของหญิง

หลังจากเตรียมหมุดส่วนหัวของตัวเมียแล้ว ให้ประสานเข้ากับบอร์ดที่มีรูพรุน

หลังจากบัดกรีหมุดส่วนหัวแล้ว ให้ตรวจสอบว่าส่วนประกอบทั้งหมดพอดีหรือไม่

ขั้นตอนที่ 4: ขั้วต่อสกรูบัดกรี พอร์ต USB และสวิตช์

ขั้นแรกให้บัดกรีขั้วสกรู 3 ตัว ขั้วต่อสกรูใช้สำหรับเชื่อมต่อ 1. แหล่ง 2. โหลดและ 3. แบตเตอรี่

ขั้วต่อด้านบนใช้สำหรับการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายและโหลด และขั้วต่อด้านล่างที่วางไว้ด้านข้างของสวิตช์ใช้สำหรับเชื่อมต่อก้อนแบตเตอรี่

จากนั้นประสานสวิตช์สไลด์ สวิตช์สไลด์จะเปิดและปิดไฟที่บอร์ด Wemos

ในที่สุดประสานพอร์ต USB หญิง ขนาดของขายึดของพอร์ต USB นั้นใหญ่กว่ารูในรูที่มีรูพรุนเล็กน้อย ดังนั้นคุณต้องทำให้รูกว้างขึ้นโดยใช้สว่าน จากนั้นกดพอร์ต USB ลงในรูนั้นแล้วบัดกรีหมุดทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 5: เตรียมเซ็นเซอร์ INA219

เซ็นเซอร์ INA219 มาพร้อมกับแถบส่วนหัวชาย 6 พินและขั้วต่อสกรู หมุดส่วนหัวของตัวผู้ใช้สำหรับการเชื่อมต่อ I2C กับไมโครคอนโทรลเลอร์ และขั้วต่อสกรูสำหรับต่อสายไฟสำหรับวัดกระแส

ที่นี่ฉันได้บัดกรีหมุดตัวผู้ 6 พินเข้ากับ INA219 และออกจากขั้วสกรูเพื่อพิจารณารูปลักษณ์ที่สวยงาม จากนั้นฉันก็ประสานสายไฟสองเส้นเข้ากับแผ่นบัดกรีที่ให้มาสำหรับขั้วสกรูโดยตรงดังแสดงในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 6: ติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

ฉันใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 ในแพ็คเกจ TO-92 เมื่อพิจารณาถึงการเปลี่ยนที่ง่าย ฉันได้ใช้หัวต่อตัวเมีย 3 พิน แต่คุณสามารถประสานเซ็นเซอร์เข้ากับบอร์ดที่มีรูพรุนได้โดยตรง

แผนภาพพินสำหรับ DS18B20 แสดงในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 7: สร้างวงจร

หลังจากบัดกรีส่วนหัวและขั้วต่อสกรูแล้ว คุณต้องต่อแผ่นอิเล็กโทรดตามแผนผังที่แสดงด้านบน

การเชื่อมต่อค่อนข้างตรงไปตรงมา

INA219 / OLED -> Wemos

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D1

DS18B20 -> Wemos

GND -> GND

DQ -> D4 ผ่านตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 4.7K

VCC -> VCC

ในที่สุด เชื่อมต่อขั้วสกรูตามแผนผัง

ฉันใช้สายสี 24AWG เพื่อสร้างวงจร บัดกรีลวดตามแผนภาพวงจร

ขั้นตอนที่ 8: เตรียมชุดแบตเตอรี่

ที่นี่ฉันได้ใช้ชุดแบตเตอรี่ 700mAh เพื่อจ่ายไฟให้กับบอร์ด Wemos ก้อนแบตเตอรี่ติดตั้งอยู่ที่ด้านหลังของแผงวงจร ในการติดตั้งแบตเตอรี่ ฉันใช้เทปกาวสองหน้า 3M

ความคิดเล็กน้อย:

1. หากคุณไม่ต้องการใช้ก้อนแบตเตอรี่ คุณสามารถใช้แหล่งพลังงานเพื่อจ่ายไฟให้กับบอร์ด Wemos ได้โดยใช้วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า

2. คุณสามารถเพิ่มบอร์ดชาร์จ TP4056 เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ LiPo

ขั้นตอนที่ 9: การติดตั้ง Standoffs

หลังจากบัดกรีและเดินสายแล้ว ให้ติดตั้งส่วนรองที่มุมทั้ง 4 ด้าน มันจะให้ช่องว่างที่เพียงพอต่อข้อต่อบัดกรีและสายไฟจากพื้นดิน

ขั้นตอนที่ 10: ซอฟต์แวร์และไลบรารี

1. การเตรียม Arduino IDE สำหรับ Wemos Board

ในการอัปโหลดโค้ด Arduino ไปยังบอร์ด Wemos คุณต้องปฏิบัติตามคำแนะนำนี้

ตั้งค่าบอร์ดและพอร์ต COM ที่ถูกต้อง

2. ติดตั้งไลบรารี่

จากนั้นคุณต้องนำเข้าไลบรารีไปยัง Arduino IDE. ของคุณ

ดาวน์โหลดไลบรารีต่อไปนี้

1. ห้องสมุด Blynk

2. อดาฟรุ๊ต_SSD1306

3. Adafruit_INA219

4. อุณหภูมิดัลลัส

5. OneWire

3. Arduino Sketch

หลังจากติดตั้งไลบรารีข้างต้นแล้ว ให้วางโค้ด Arduino ที่ให้ไว้ด้านล่าง ป้อนรหัสรับรองความถูกต้องจากขั้นตอนที่ 1, ssid และรหัสผ่านของเราเตอร์ของคุณ

จากนั้นอัปโหลดรหัส

ขั้นตอนที่ 11: การเชื่อมต่อกับ Blynk App

เนื่องจากบอร์ด Wemos มีชิป WiFi ในตัว คุณจึงสามารถเชื่อมต่อกับเราเตอร์และตรวจสอบพารามิเตอร์ทั้งหมดจากสมาร์ทโฟนของคุณได้ ที่นี่ฉันได้ใช้แอพ Blynk เพื่อสร้างแอพตรวจสอบสมาร์ทโฟน

Blynk เป็นแอปที่ช่วยให้สามารถควบคุม Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison และฮาร์ดแวร์อื่น ๆ ได้อย่างเต็มที่ t เข้ากันได้กับทั้ง Android และ iPhone

ใน Blynk ทุกอย่างทำงานบน ⚡️Energy เมื่อคุณสร้างบัญชีใหม่ คุณจะได้รับ ⚡️2,000 เพื่อเริ่มการทดลอง ทุกวิดเจ็ตต้องการพลังงานในการทำงาน

ทำตามขั้นตอนด้านล่าง:

ขั้นตอนที่ 1: ดาวน์โหลดแอป Blynk

1. สำหรับ Android

2. สำหรับ iPhone

ขั้นตอนที่ 2:

รับ Auth Token เพื่อเชื่อมต่อ Blynk App และฮาร์ดแวร์ของคุณ คุณต้องมี Auth Token

1. สร้างบัญชีใหม่ในแอพ Blynk

2. กดไอคอน QR ที่แถบเมนูด้านบน

สร้างโคลนของโปรเจ็กต์นี้โดยการสแกนโค้ด QR ที่แสดงด้านบน เมื่อตรวจพบสำเร็จ ทั้งโปรเจ็กต์จะอยู่ในโทรศัพท์ของคุณทันที

3. หลังจากสร้างโปรเจ็กต์แล้ว ทีม Blynk จะส่ง Auth Token ให้คุณทาง id อีเมลที่ลงทะเบียน

4. ตรวจสอบกล่องจดหมายอีเมลของคุณและค้นหาโทเค็นการตรวจสอบสิทธิ์

ขั้นตอนที่ 12: ทดสอบวงจร

เพื่อทดสอบบอร์ด ฉันได้เชื่อมต่อแบตเตอรี่ 12V เป็นแหล่งพลังงานและ LED 3W เป็นโหลด

แบตเตอรี่เชื่อมต่อกับขั้วต่อสกรูแหล่งจ่าย และ LED เชื่อมต่อกับขั้วต่อสกรูโหลด แบตเตอรี่ LiPo เชื่อมต่อกับขั้วสกรูแบตเตอรี่แล้วเปิดวงจรโดยใช้สวิตช์เลื่อน คุณสามารถดูพารามิเตอร์ทั้งหมดที่แสดงบนหน้าจอ OLED

พารามิเตอร์ในคอลัมน์แรกคือ 1. แรงดัน 2. กระแส 3. พลังงาน พารามิเตอร์ในคอลัมน์ที่สองคือ 1. พลังงาน 2. ความจุ 3. อุณหภูมิ

ตอนนี้เปิดแอป Blynk เพื่อตรวจสอบพารามิเตอร์ด้านบนทั้งหมดจากสมาร์ทโฟนของคุณ

เพื่อตรวจสอบความถูกต้อง ฉันใช้มัลติมิเตอร์และเครื่องทดสอบดังที่แสดงด้านบน ความแม่นยำอยู่ใกล้พวกเขา

ฉันพอใจมากกับแกดเจ็ตขนาดพกพานี้

ขอบคุณที่อ่านคำแนะนำของฉัน หากคุณชอบโครงการของฉันอย่าลืมแชร์

ความคิดเห็นและข้อเสนอแนะยินดีต้อนรับเสมอ