Malý měřič V/A s kroky INA219: 9 (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Už vás nebaví připojovat multimetr, když chcete měřit napětí i proud na malém projektu? Malý měřič V/A je zařízení, které potřebujete!

Na senzoru vysokého bočního proudu INA219 není nic nového. Existuje spousta dobrých projektů, které využívají své schopnosti měřit proud i napětí na zátěži. Původně jsem se nechal inspirovat youtuberem Julianem Ilettem a jeho videem „10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor“. Chtěl jsem ale kompaktní měřič s jednoduchým rozhraním a 3D tištěným pouzdrem - rozhodl jsem se, že si ho vyrobím sám.

O senzoru INA219:

INA219 je schopen měřit ± 3,2 A s rozlišením 0,1 mA. Dělá to měřením poklesu napětí přes odpor 0,1 ohmu na desce plošných spojů. Senzor tedy zavede velmi malý pokles napětí, ale v nejhorším případě pouze 320 mV (3,2 A). Například při 100 mA je pokles pouze 10 mV. Pokud chcete, je možné změnit odpor, aby získal vyšší rozsah nebo rozlišení. Čidlo současně měří napětí sběrnice s rozlišením 4 mV. Podle mých zkušeností jsou hodnoty napětí velmi přesné. Přesnost měření proudu závisí na skutečném odporu vašeho rezistoru. Obvykle jsou s tolerancí 1% (ale nejste si jisti, zda byste měli věřit levným deskám eBay). Věřím, že by mělo být možné výsledky kalibrovat, pokud znáte přesnou hodnotu odporu. Ale hlouběji jsem do toho nekopal, protože přesnost byla pro mé potřeby dost dobrá. Senzor má různá nastavení zesílení - neovlivní rozlišení, ale pomůže snížit šum v nízkých rozsazích.

Vlastnosti měřiče Tiny V/A:

• Lze napájet z USB nebo z napájecího vstupu.

  • Při napájení z USB se vstupní napájení může pohybovat v rozmezí 0 - 26V. Příkon ovlivňuje pouze svodový proud snímače. Skvělé, pokud chcete ověřit kapacitu baterie.
  • Při napájení ze zdroje se může pohybovat v rozmezí 4 - 15V. (Omezení regulátoru napětí arduino).
  • Vybraný vstup je detekován při spuštění nebo změně a zobrazí uživateli zprávu o rozsahu.
• Může současně zobrazovat napětí, proud, výkon a mAh.
• mAh lze resetovat.
• Rozhraní s jedním tlačítkem s krátkým / dlouhým stisknutím.
• Vyberte rozsahy INA219: 26V / 3,2A, 26V / 1A nebo 16V / 0,4A.
• Vyberte vzorkovací frekvenci 100, 200, 500 nebo 1000 ms.
• Povolením/zakázáním režimu spánku senzoru snížíte svodový proud v senzoru.
• Nastavení jsou uložena v paměti EEPROM a znovu načtena při spuštění

• Sériové rozhraní

  • Vytiskne výsledky na seriál. Lze použít pro protokolování.
  • Změňte nastavení pomocí sériových příkazů

Zásoby

1x Arduino Nano - příklad Arduino Nano eBay

1x INA219 senzorová deska - příklad INA219 fialová senzorová deska eBay

1x OLED 0,96 "I2C 128X64 4pinový - OLED 0,96" modrý I2C eBay příklad

1x kapacitní dotykový přepínač TTP223 - příklad kapacitního dotykového tlačítka TTP223 PCB eBay

1x zásuvka pro zásuvku napájecího zdroje - příklad připojení eBay k zásuvce s napájecím konektorem

1x zásuvka napájecího zdroje - zástrčka napájecího zdroje se šroubovými svorkami příklad eBay nebo zástrčka napájecího zdroje s tlačnými svorkami příklad eBay

1x posuvný přepínač 2 pozice 6 pinů - posuvný přepínač 6 pinů příklad eBay

Dráty

1x 5kolíkový konektor male (volitelně) - 2,54 zástrčky pin příklad eBay

1x 5pinový zásuvkový konektor (volitelný) - sada konektorů Dupont příklad eBay nebo 2,54 5pinový jednořadý konektor příklad eBay

Smršťovací bužírka (volitelně)

Nástroje:

Páječka

3D tiskárna (pokud chcete 3D tištěné pouzdro)

Tavná pistole

Krok 1: Schémata

Vytvořil jsem dvě verze schémat. Tradiční a založený na obrázku. Připojení jsou identická, takže můžete použít, co chcete.

Popis

OLED displej a senzor INA219 používají I2C, takže potřebují SDA a SCL připojené k formátu A4 a A5.

Výstup kapacitního dotykového senzoru připojíme k D2 pro vstup.

Posuvný přepínač má 6 kolíků - dvě řady po 3 pinech. Jedna řada bude použita k připojení napájecího vstupu k Vin na Arduinu. Druhá řada spojí D6 se zemí. Použitím interního pull-upu na D6 bude Arduino vidět, zda je nebo není připojeno k napájení na Vin.

Nakonec vedeme kladný konektor napájecího vstupu (zásuvka napájení) přes INA219 na kladný výstup (konektor napájení). Takto je senzor schopen měřit proud, který jím protéká.

Krok 2: Tisk pouzdra

Pouzdro se skládá z krabice a víka. Oba by měly být snadno vytisknutelné a většina tiskáren je dokáže tisknout bez podpory. Pokud však chcete, můžete přidat podporu.

Po dokončení se obě části spojí. Pokud budete velmi opatrní, budete jej moci znovu otevřít. Ale dva pružinové zámky jsou trochu křehké a mohou se zlomit, pokud si nedáte pozor.

Žádná 3D tiskárna?

Pokud nemáte přístup k 3D tiskárně, jsem si jistý, že je možné vytvořit další případ. Můžete si koupit projektové pouzdro/krabici z plastu nebo hliníku. Nebo si můžete vyrobit něco sami ze dřeva nebo lepenky. Být kreativní!

Krok 3: Sestavení víka

Víko drží OLED obrazovku a kapacitní dotykové tlačítko. Pájecí dráty na součásti před lepením na místo lepicí pistolí. Dávejte pozor na obrazovku OLED - někdy je sklo na desce plošných spojů namontováno šikmo. Před lepením na místo to tedy zarovnejte. Pokud máte 5pinový konektor, přidejte jej k vodičům. Pokud tomu tak není, je stále možné připojit obrazovku a tlačítko přímo k Arduinu - ale je trochu obtížnější pracovat.

Krok 4: Sestavení hlavního boxu

Namontujte samičí napájecí konektor a posuvný spínač a našroubujte je na místo. Pokud nemůžete najít žádné malé šrouby, které by odpovídaly spínači, můžete jej jednoduše nalepit na místo. Myslím, že jsem dostal ten svůj ze staré DVD mechaniky, kterou jsem rozebral:)

Odstraňte kolíky a konektory z INA219 (je -li namontován), v krabici na to není dost místa. Poté Arduino a INA219 plně zapojte, než je nalepíte na místo v krabici. Znovu přidejte 5pinový konektor, pokud jej máte - nebo jej jednoduše připojte přímo k víku.

Poté dokončete zapojení vypínačů a napájecích konektorů. Na posuvném spínači pájejte vodiče ke dvěma kolíkům nejblíže k zásuvce napájení v obou řadách. Tímto způsobem můžete posunutím přepínače směrem k USB vybrat napájení USB. A posuňte přepínač směrem ke vstupu pro vstupní výkon. Snadné zapamatování!

Případ ještě neuzavírejte! Nejlepší je nejprve vyzkoušet, zda vše funguje.

Krok 5: Programování Arduina

Pokud ještě nemáte nainstalované Arduino IDE, získejte jej z arduino.cc

Musíte také nainstalovat dvě knihovny U8g2 a Adafruit INA219. Oba jsou k dispozici ve správci knihovny. Pro Adafruit INA219 zajistěte, abyste získali verzi 1.0.5 - novější verze vyžadují další knihovny a flash paměť, ale v současné době neposkytují žádné další funkce.

Dále získejte zdrojový kód připojený v tomto Instructable (Tiny-VA-Meter.ino a FlashMem.h) nebo si stáhněte nejnovější verzi z mého GitHub Tiny-VA-Meter Git. Nyní otevřete Tiny-VA-Meter.ino pomocí Arduino IDE.

Připojte měřič Tiny V/A k počítači pomocí kabelu USB.

Z nástrojů vyberte Deska: „Arduino Nano“, Procesor: „ATmega328P“a správný port. V závislosti na vašem Arduinu budete možná muset změnit procesor na „ATmega328P (starý bootloader)“. Pokud máte komunikační chyby, zkuste to.

Stiskněte tlačítko pro odeslání a počkejte, až se dokončí.

Krok 6: Otestujte, zda vše funguje

Před uzavřením skříně je dobré zkontrolovat, zda je vše správně připojeno. Chcete -li ověřit všechny součásti, můžete postupovat takto:

1. Z USB napájení by se měl displej rozsvítit a zobrazovat naměřené hodnoty (bez ohledu na polohu posuvného přepínače).

2. Klepnutím na tlačítko zkontrolujte, zda můžete přepnout nabídku.

3. Připojte napájení ke vstupu a zkontrolujte, zda měřič zobrazuje správné napětí.

4. Zkuste posunout posuvný spínač a ověřte, že měřicí přístroj zobrazuje zprávy o dosahu.

5. Nyní se můžete pokusit nastavit posuvný přepínač na vstupní napájení a odpojit USB. Měřič by měl stále fungovat.

6. Konečně byste měli být schopni připojit zátěž nebo zařízení k výstupu a zkontrolovat, zda snímač čte aktuální odběr.

Pokud byly všechny tyto kroky úspěšné, měl by váš měřič fungovat perfektně! Nyní můžete zaklapnout víko na místo!

Krok 7: Naučte se pohybovat v nabídce

Při spouštění začne měřič zobrazením dostupného vstupního rozsahu v závislosti na poloze posuvného přepínače: "Vstupní rozsah: 0-26V 3,2A" nebo "Vstupní rozsah: 4-15V 3,2A". Zpráva se zobrazí pouze na několik sekund, ale můžete ji přeskočit krátkým stisknutím. Pokud se po spuštění změní posuvný přepínač, objeví se na několik sekund znovu nová zpráva.

Stručně řečeno, procházíte krátkým stisknutím a vybíráte dlouhým stisknutím (1 s).

Měřič má 3 hlavní stránky: V/A displej, V/A/W/Ah displej a nastavení. Krátké stisknutí tlačítka přeskočí mezi těmito stránkami.

Na stránce V/A/W/Ah můžete resetovat mAh dlouhým stisknutím.

Na stránce nastavení můžete zadat nastavení dlouhým stisknutím. Nyní můžete opět procházet mezi různými nastaveními krátkým stisknutím. K dispozici jsou nastavení „Rozsah senzoru“, „Obnovovací frekvence“a „Spánek senzoru“. Každé nastavení přepnete dlouhým stisknutím. Při navigaci za posledním nastavením se měřič vrátí do nabídky zobrazení V/A.

Krok 8: Použití sériového rozhraní

Po připojení k počítači pomocí USB můžete ke komunikaci s měřičem Tiny V/A použít sériový monitor Arduino (nebo jiný terminál). Používá přenosovou rychlost 115200.

Se zvoleným vzorkovacím kmitočtem bude měřič přenášet všechny naměřené hodnoty přes sériové číslo a snadno to odečtete v terminálu.

Můžete však také změnit nastavení na Tiny V/A Meter pomocí sériových příkazů. Jako konec řádku nezapomeňte vybrat „Nový řádek“.

Jakýkoli neplatný příkaz zobrazí nabídku nápovědy:

Příkazy:- reset (reset mAh)

- číst (Odpovědět s nejnovějšími výsledky)

- log x (Auto tx sampels - x can be on or off)

- spánek x (spánek INA219 mezi vzorky - x může být zapnutý nebo vypnutý)

- Obnovit x (Nastavit obnovovací frekvenci obrazovky a sériového přenosu. x může být 100, 200, 500 nebo 1000)

- rozsah x (Nastavte rozsah INA219. x může být 0 pro 3,2 A, 1 pro 1 A nebo 2 pro 0,4 A)

Například zadejte „refresh 1000“a změňte vzorkovací frekvenci na 1 s. Nebo zadejte „odhlásit“a deaktivujte automatické přenosy výsledků. Pokud bude měřič úspěšný, odpoví „OK“.

Krok 9: Hotovo

Nyní ji použijte k měření něčeho zábavného:)

Pokusil jsem se přidat všechny funkce, které považuji za užitečné. Nebojte se však provádět vlastní úpravy. A prosím sdílejte, pokud jste schopni na Tiny V/A Meter udělat nějaká úžasná vylepšení!

Aktualizováno 14/06-2020: Změněn ovladač a přidány další funkce! Tato příručka se ještě nevztahuje - ale můžete se na to podívat na mém GitHubu.