IoT Цахилгаан Модуль: Нарны цэнэгийн хянагчдаа IoT Цахилгаан Хэмжих онцлогийг нэмж оруулах: 19 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Сайн байцгаана уу, та бүгд мундаг байна гэж найдаж байна! Энэхүү зааварчилгаанд би нарны зайны цэнэг хянагч ашиглан хар тугалганы хүчлийн батерейны багцыг цэнэглэхэд ашигладаг IoT Power Measurement модулийг хэрхэн хийснээ харуулах болно. Энэхүү модуль нь нарны зай болон цэнэг хянагчийн хооронд байрладаг бөгөөд интернэтээр дамжуулан утсандаа шаардлагатай бүх параметрийн мэдээллийг өгдөг. IoT платформын хувьд би Blynk -ийг ашигласан бөгөөд үүнийг ашиглахад тун хялбар бөгөөд таны төслийн дагуу хялбархан өөрчилж болно. Одоо байгаа цэнэг хянагчийн хязгаарлалт нь зөвхөн цэнэглэх хүчдэлийг надад өгсөн тул цахилгаан эрчим хүчний хэмжээг тодорхойлох боломжгүй байв. Энэ төсөлд би хүчдэл (ватт), улмаар цуглуулсан нийт энергийг тооцоолоход ашиглаж болох хүчдэл ба гүйдлийн хэмжилтийн функцийг цахилгаан модульд нэмсэн. Энэ тэжээлийн модулийг бусад тогтмол гүйдлийн хүчийг хэмжих програмд хялбархан ашиглах боломжтой. Энэ нь нэлээд урт хугацааны зааварчилгаа өгөх болно, тиймээс эхэлье!

Хангамж

1. Arduino Pro Mini / Nano эсвэл түүнтэй адилтгах
2. LM2596 Бак хөрвүүлэгч модуль
3. 7805 хүчдэлийн зохицуулагч
4. AMS1117 3.3V зохицуулагч
5. ESP8266-01 WiFi модуль
6. OLED дэлгэц
7. LM358 хос OP-Amp
8. 100K, 10K, 2.2k ба 1K эсэргүүцэл (1/4 ватт)
9. 0.1uF керамик диск конденсатор
10. 22uF электролитийн конденсатор
11. Шураг терминалууд
12. Эрэгтэй, эмэгтэй berg зурвас
13. ON-OFF унтраалга
14. Perf самбар эсвэл veroboard
15. Гагнуурын төхөөрөмж

Алхам 1: Бүх эд ангиудыг цуглуулж, байршлыг дуусгах

Шаардлагатай бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг цуглуулсны дараа бид самбарынхаа зохион байгуулалт, өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн байршлыг сайтар шийдэх нь чухал бөгөөд ингэснээр утаснууд нь энгийн болж, бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд хоорондоо ойрхон байрладаг. Arduino, buck хөрвүүлэгч, WiFi модуль, Олед дэлгэцийг холбохын тулд би модулийг шууд гагнахын оронд эмэгтэй толгойг ашиглах болно, ингэснээр би өөр бусад хэсгүүдэд бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглаж болно, гэхдээ хэрэв та төлөвлөж байгаа бол модулийг шууд гагнах боломжтой. үүнийг байнгын болгох.

Алхам 2: Шураг терминал нэмэх

Юуны өмнө бид нарны хавтанг оролт, цэнэг хянагчийг гаралтын модульд холбоход ашигладаг шураг терминалуудыг гагнана. Шураг терминалууд нь шаардлагатай бол төхөөрөмжийг залгах эсвэл салгах хялбар арга юм.

Алхам 3: Эсэргүүцэл хүчдэл хуваагч сүлжээг нэмж оруулах

Оролтын хүчдэлийг мэдрэхийн тулд хүчдэл хуваагч сүлжээг ашигладаг. Өргөдөл гаргахын тулд би 10K ба 1K резистор ашиглан резистор сүлжээ хийж, Arduino микроконтроллерийн оролт болгон өгөх 1K резистор дээрх хүчдэлийн уналтыг хэмжиж байна. Нэмж хэлэхэд би хүчдэлийн гэнэтийн хэлбэлзлийг арилгахын тулд 1K резистор дээр 0.1uF конденсатор нэмсэн.

Алхам 4: Одоогийн мэдрэх зориулалттай шунт эсэргүүцэл нэмэх

Шунт резистор нь ачааллын хувьд маш бага утгатай (ихэвчлэн миллиООм дарааллаар) эсэргүүцэл бөгөөд энэ нь маш бага хүчдэлийн уналтыг бий болгодог бөгөөд үүнийг үйлдлийн өсгөгч ашиглан олшруулж, гаралтыг хэмжих зорилгоор arduino -д өгч болно. Гүйдлийг хэмжихийн тулд би хэлхээний доод талд шунт эсэргүүцэл (ойролцоогоор 10 миллимомын утгатай. Үүнийг ган утсаар хийж, нугалж ороомгийн хэв маягийг гаргахын тулд) ашиглаж байна., ачаалал ба газрын хооронд. Бага хүчдэлийн уналтыг газардуулгын тусламжтайгаар шууд хэмжих боломжтой.

Алхам 5: OpAmp өсгөгчийн хэлхээг нэмж оруулах

Энд ашигласан үйлдлийн өсгөгч нь хос Op-Amp чип болох LM358 юм. Бид зөвхөн нэг Op-Amp-ийг урвуу биш өсгөгч болгон ашиглах болно. Зурагт үзүүлсэн шиг R1 ба R2 резистор сүлжээг ашиглан урвуу биш өсгөгчийн ашиг орлогыг тохируулж болно. Миний програмын хувьд би R1 -ийг 100K, R2 -ийг 2.2K болгон сонгосон бөгөөд энэ нь надад ойролцоогоор 46 -ийн ашиг өгдөг. Резистор ба OpAmp нь төгс биш тул сайн уншихын тулд arduino програмд зарим тохируулга хийх шаардлагатай болно (бид хэлэлцэх болно. Үүнийг дараагийн алхамуудад).

Би бас энд arduino -д ваттметрийг хэрхэн яаж хийх талаар төсөл боловсруулж, илүү олон ойлголтуудыг нарийвчлан авч үзсэн болно. Та төслийг эндээс шалгаж болно:

Алхам 6: Цахилгаан хангамж

Arduino, OpAmp, OLED, WiFi модульд цахилгаан нийлүүлэхийн тулд би оролтын хүчдэлийг ойролцоогоор 7 вольт хүртэл бууруулахын тулд LM2596 Бак хөрвүүлэгч модулийг ашиглаж байна. Дараа нь 7805 хүчдэлийн зохицуулагчийг ашиглан 7 вольтыг Arduino болон OLED -ийн 5 вольт болгон хувиргаж, AMS1117 зохицуулагчийг ашиглаж WiFi модульд шаардлагатай 3.3V -ийг бий болгож байна. Цахилгаан хангамжийн хувьд яагаад ийм их мөнгө шаарддаг вэ? Шалтгаан нь та нарны хавтанг 5 вольтын зохицуулагчид шууд холбож чадахгүй бөгөөд үр ашигтай ажиллах болно гэж найдаж байна (энэ нь шугаман зохицуулагч юм). Нарны хавтангийн нэрлэсэн хүчдэл нь ойролцоогоор 18-20 вольт бөгөөд энэ нь шугаман зохицуулагчийн хувьд хэт өндөр бөгөөд таны цахилгаан хэрэгслийг маш хурдан хуурч чаддаг. Тиймээс үр ашигтай бух хөрвүүлэгчтэй байх нь дээр

Алхам 7: Бак хөрвүүлэгч ба зохицуулагчийг засах

Нэгдүгээрт, би хөрвүүлэгчийн тээглүүрүүд таарах байрлалуудыг тэмдэглэв. Дараа нь би эмэгтэй толгойнуудыг тэдгээр цэгүүдэд, эрэгтэй толгойнуудыг боов хувиргагч руу гагнав (хэрэв шаардлагатай бол модулийг амархан арилгаж чадна). 5В -ийн зохицуулагч нь бак хөрвүүлэгч модулийн доор байрладаг бөгөөд түүнийг хөрвүүлэгчийн гаралттай холбож, хяналтын самбарыг жигд 5В болгоно.

Алхам 8: Шилжүүлэгч нэмэх

Цахилгаан модулийг асаах эсвэл унтраахыг хүсч байвал би хуванцар хөрвүүлэгч болон нарны хавтангийн оролтын хооронд шилжүүлэгч нэмсэн. Хэрэв унтраасан бол хүчийг ачаалалд хүргэх болно (миний тохиолдолд цэнэг хянагч), зөвхөн хэмжилт, IoT функц ажиллахгүй болно. Дээрх зураг нь өнөөг хүртэл гагнах процессыг харуулж байна.

Алхам 9: Arduino -ийн толгойг нэмж, 3.3v зохицуулагчийг засах

Одоо би эмэгтэй толгойнуудыг Arduino pro mini -ийн хэмжээтэй нийцүүлэн хайчилж, гагнав. Би AMS1117 зохицуулагчийг Arduino цахилгаан хангамжийн Vcc ба Gnd хооронд шууд гагнав (Arduino нь 7805 зохицуулагчаас 5V авдаг бөгөөд энэ нь WiFi модульд шаардлагатай 3.3v -ийн хувьд AMS1117 -ийг нийлүүлдэг). Би бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг стратегийн дагуу байрлуулсан бөгөөд хамгийн бага утас ашиглах шаардлагатай болсон бөгөөд эд ангиудыг гагнуурын ул мөрөөр холбох боломжтой болсон.

Алхам 10: WiFi модулийн толгой хэсгийг нэмэх

Би эмэгтэй модулийг WiFi модульд зориулж Arduino pro mini -ийн тохирох хэсгийн хажууд гагнав.

Алхам 11: WiFi модулийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмэх

ESP8266 модуль нь 5 вольт биш 3.3 вольт дээр ажилладаг (5 вольтыг ашигласнаар модуль маш халуун болж, хэт удаан ашиглавал гэмтэх магадлалтай). Arduino болон WiFi модуль нь модулийн Tx ба Rx зүүг ашигладаг цуваа холболтоор холбогддог. Бид arduino -ийн 2 дижитал тээгчийг arduino IDE програм хангамжийн цуваа номын санг ашиглан цуваа зүү болгон ажиллахаар тохируулах боломжтой. Rx модулийн зүү нь Arduino -ийн Tx руу шилждэг бөгөөд эсрэгээрээ. ESP -ийн Rx зүү нь 3.3V логик дээр ажилладаг тул бид 2.2K ба 1K хүчдэл хуваагч сүлжээг ашиглан Arduino -ийн 5V логик түвшинг ойролцоогоор 3.6V болгон бууруулдаг (энэ нь одоо хүртэл хүлээн зөвшөөрөгддөг). Arduino нь 3.3v нийцтэй тул бид TSP -ийн Tx -ийг arduino -ийн Rx -тэй шууд холбож болно.

Алхам 12: OLED дэлгэцийг нэмэх

OLED дэлгэцийг холбохын тулд бидэнд Arduino -ийн A4 ба A5 зүү болох Arduino -тэй цахилгаан хангамжийн хоёр, I2C холбооны протокол бүхий 4 холболт хэрэгтэй. Би жижиг холбогч утсыг эрэгтэй толгойтой хамт I2C тээглүүрийг холбож, цахилгаан холболтыг шууд гагнах болно.

Алхам 13: Модульчлагдсан самбарыг эцсийн байдлаар харах

Гагнуурын бүх процессыг дуусгасны дараа самбар иймэрхүү харагдаж байна! Тийм ээ, би эцэст нь хэдэн утас ашиглах ёстой байсан ч үр дүнд нь сэтгэл хангалуун байсан. Сонирхолтой зүйл бол самбар нь бүрэн модульчлагдсан бөгөөд шаардлагатай бол бүх үндсэн эд ангиудыг амархан арилгаж эсвэл сольж болно.

Алхам 14: Бүгдийг нэгтгэх

Бүх зүйл бэлэн байгаа үед бүрэн модуль иймэрхүү харагдаж байна!

Програм хангамжийн хэсэгт шууд орцгооё …

Алхам 15: FTDI хавтанг ашиглан програмчлах

Энэ модулийг програмчлахын тулд би Arduino Pro Mini програмчлахад хамгийн тохиромжтой FTDI хавтанг ашиглах болно. Түүний зүү зураглал нь төгс зохицуулагдсан тул та ашиглах шаардлагагүй болно.

Алхам 16: Схем диаграм

Энэ бол IoT цахилгаан тоолуурын модулийн бүрэн схем юм. Би энэ схемийг Eagle CAD дээр бүтээсэн. Санааны дагуу схем файлуудыг татаж аваад өөрчилж болно:)

Алхам 17: Үр дүн

Би тэжээлийн модулийг нарны зай ба цэнэг хянагч хооронд холбож тохиргоог хийж дуусгасны дараа асаахад энэ нь миний WiFi чиглүүлэгчтэй холбогддог бөгөөд өгөгдлийг ухаалаг утсан дээрээ Blynk програм дээр байнга нийтэлдэг. Энэ нь интернет холболттой байсан ч гэсэн би хаана ч байсан цэнэглэх параметрүүдийн бодит мэдээллийг өгдөг. Төслийг сайн ажиллаж байгааг харахад үнэхээр сайхан байна:)

Туршилтын зорилгоор би 50 ваттын нарны хавтан, 12V 18AH тугалганы хүчилтэй батерей ашиглан тохиргоог туршиж үзсэн.

Алхам 18: Arduino код

Энд миний төсөлд ашиглаж байсан Arduino -ийн бүрэн код байна.

Энэ төслийг зөв ажиллуулахын тулд танд хэд хэдэн номын сан хэрэгтэй болно.

Блинкийн мастер номын сан

Adafruit_GFX номын сан

Adafruit_SSD1306 номын сан

Энэ төсөл ашигтай байсан гэж найдаж байна. Миний төслүүдийг олон нийтэд хуваалцах замаар дэмжээрэй.:)

Энэхүү төслийн талаархи санал хүсэлт, санал хүсэлтээ чөлөөтэй илэрхийлнэ үү. Өдрийг сайхан өнгөрүүлээрэй !

Энэхүү төсөл нь миний хавтангаас цуглуулсан энергийн хэмжээг хянахад тусалдаг. Нүүрстөрөгчийн ул мөрийг бууруулж, тогтвортой орчныг бүрдүүлэхийн тулд сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр рүү чиглүүлэхийн тулд нэг алхам урагшилцгаая:)