Устройство для измерения различных электрических параметров - Своими руками
Своими руками

Устройство для измерения различных электрических параметров

>

Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровВ этой статье мастер расскажет нам, как собрать многофункциональный измеритель энергии на основе Wemos (ESP8266). Это полезное устройство с помощь, которого можно контролировать напряжение, ток, мощность, энергию и емкость. Помимо этого, измеритель также контролирует температуру окружающей среды, что важно для солнечных фотоэлектрических систем. Это устройство подходит практически для любого устройства постоянного тока. Этот небольшой измеритель также можно использовать для измерения реальной емкости аккумуляторной батареи или внешнего блока питания. Устройство может измерять напряжение в диапазоне от 0 до 26 В и максимальный ток до 3,2 А.

Это вторая версия данного устройства и мастер добавил такие функции, как:
1. Передача информации с устройства на смартфон
2. Автоматический выбор диапазон измерений параметров
3. Мониторинг счета за электроэнергию
4. Тестер USB-устройств.

Инструменты и материалы:
-Wemos D1 Mini Pro;-Модуль тока и напряжения INA219;-Дисплей 0.96″ ;-Датчик температуры DS18B20;-Литий-полимерная батарея 3,7 В;-Винтовые клеммы;-Разъемы;-Монтажная плата;-Провода;-Ползунковый переключатель;
-USB штекер и разъем;
-Стойки для печатных плат;
-Паяльное оборудование;
-Мультиметр;
-Кусачки;
-Двусторонний скотч;
-Дрель;

Шаг первый: схема
Основой устройства является плата Wemos на базе ESP8266. ESP8266 измеряет ток и напряжение с помощью датчика тока INA219 и температуру с помощью датчика температуры DS18B20. В соответствии с измеряемым напряжением и током, ESP выполняет математические вычисления для расчета мощности, энергии и емкости. Счет за электроэнергию рассчитывается исходя из потребления энергии на основе тарифа на электроэнергию (цена за кВт/ч).

Вся схема разделена на 4 группы.
1. Wemos D1 Mini Pro
Питание, необходимое для платы Wemos, подается от Литий-полимерной батареи через ползунковый переключатель.
2. Датчик тока
Датчик тока INA219 подключен к плате Arduino (вывод SDA и SCL).
3. OLED-дисплей
Как и датчик тока, OLED-дисплей также подключен к плате Arduino в режиме связи I2C. Однако адрес у обоих устройств разный.
4. Датчик температуры

Здесь мастер использовал датчик температуры DS18B20. Он использует однопроводной протокол для связи с Arduino.
Устройство для измерения различных электрических параметровШаг второй: монтаж
Чтобы установить Arduino, OLED-дисплей, датчик тока и датчик температуры на монтажную плату, понадобится несколько разъемов. Разъемы нужно обрезать согласно таблице
1. Плата Wemos — 2 x 8 контактов
2. INA219 — 1 x 6 контактов
3. OLED — 1 x 4 контакта
4. Датчик температуры — 1 x 3 контакта
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровДальше припаивает разъемы на плату и проверяет правильность монтажа.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровПрипаивает 3 винтовых клеммы, которые будут использоваться для подключения 1. Источника 2. Нагрузки 3. Батареи.
Верхние клеммы используются для подключения источника и нагрузки, а нижняя клемма, расположенная сбоку от переключателя, используется для подключения аккумуляторной батареи.

Затем припаивает ползунковый переключатель. Ползунковый переключатель включает и выключает питание платы Wemos.
Припаивает USB-порт. Размер монтажных ножек порта USB немного больше отверстий в плате, поэтому нужно рассверлить отверстия. Затем установить порт USB в эти отверстия и припаять все контакты.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровДатчик INA219 поставляется с 6-контактными штыревыми разъемами и винтовой клеммой. Разъемы предназначены для соединения I2C с микроконтроллером, а винтовой зажим — для подключения линии питания для измерения тока.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровДальше нужно установить датчик температуры. Мастер использует датчик температуры DS18B20 в корпусе TO-92. Можно припаять датчик прямо к перфорированной плате, но он использует 3-контактный гнездовой разъем
Схема выводов DS18B20 показана на рисунке выше.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровПосле пайки гнездовых разъемов и винтовых клемм необходимо соединить контактные площадки в соответствии со схемой, показанной выше.
INA219 / OLED -> Wemos
VCC -> VCC
GND -> GND
SDA -> D2
SCL-> D1

DS18B20 -> Wemos
GND -> GND
DQ -> D4 через резистор 4,7 кОм
VCC -> VCC
Наконец нужно подключить винтовые клеммы согласно схеме.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровШаг третий: установка батареи
Для питания мастер использует литий-полимерную батарею 3,7 В. Батарея установлена на задней стороне платы. Для крепления аккумулятора был использован двусторонний скотч.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровПосле монтажа по углам платы устанавливает монтажные стойки.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровШаг четвертый: программирование
Чтобы загрузить код Arduino на плату Wemos нужно следовать инструкцией ниже.
В настройках установите правильную плату и COM-порт.
Установите библиотеки.
1. Blynk Library
2. Adafruit_SSD1306
3. Adafruit_INA219
4. DallasTemperature
5. OneWire
После установки библиотек нужно загрузить код Arduino, указанный ниже, предварительно прописав ssid и пароль роутера.
DIY_MFT_V2.0.ino
Устройство для измерения различных электрических параметровШаг пятый: взаимодействие с приложением Blynk
Поскольку плата Wemos имеет встроенный модуль WiFi, можно подключить его к маршрутизатору и контролировать все параметры со своего смартфона. Для этой задачи мастер использовал приложение Blynk.

Blynk — это приложение, которое позволяет полностью контролировать модули Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison и многое другое. В Blynk все работает на энергии. Когда создается новая учетная запись, то пользователь получаете 2000 единиц энергии. Каждому виджету для работы требуется немного энергии.

Чтобы начать работать в Blynk нужно выполнить следующие действия:
Загрузите приложение Blynk для Android или iPhone.
Создайте новую учетную запись в приложении Blynk.
Нажмите значок QR в верхней строке меню.
Создайте копию этого проекта, отсканировав QR-код, показанный ниже. После успешного обнаружения весь проект сразу же будет на смартфоне.
После создания проекта команда Blynk отправит токен аутентификации по зарегистрированному идентификатору электронной почты.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровШаг шестой: тестирование устройства
Для тестирования платы мастер подключил аккумулятор 12 В в качестве источника и светодиод 3 Вт в качестве нагрузки.
Батарея подключается к винтовой клемме источника, а светодиод подключается к винтовой клемме нагрузки. Батарея Li-Po подключается к винтовой клемме батареи. Все параметры отображаются на OLED-экране.
Параметры в первом столбце: 1. Напряжение 2. Ток 3. Мощность.
Параметры во втором столбце: 1. Энергия 2. Емкость 3. Температура.
Дальше можно открыть приложение Blynk, чтобы отслеживать все вышеперечисленные параметры со своего смартфона.
Чтобы проверить точность измерения устройством, мастер использовал мультиметр и тестер.
Устройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровУстройство для измерения различных электрических параметровВсе готово, а видеоинструкцию по сборке устройства можно посмотреть на видео.

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.