Mesurador petit V / A amb INA219: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Cansat de tornar a posar el multímetre quan voleu mesurar tant el voltatge com el corrent en un petit projecte? El petit mesurador V / A és el dispositiu que necessiteu.

No hi ha res de nou en el sensor de corrent lateral alt INA219. Hi ha un munt de bons projectes que utilitzen la seva capacitat per mesurar tant el corrent com el voltatge en una càrrega. Originalment em vaig inspirar en el youtuber Julian Ilett i el seu vídeo "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor". Però volia un comptador compacte amb una interfície simpel i una funda impresa en 3D, així que vaig decidir fer-ho jo mateix.

Quant al sensor INA219:

L'INA219 és capaç de mesurar ± 3,2 A amb una resolució de 0,1 mA. Ho fa mesurant la caiguda de tensió sobre la resistència de 0,1 ohm a la PCB. Així, el sensor introduirà una caiguda de tensió molt petita, però només 320 mV en el pitjor dels casos (3.2A). Com a exemple a 100 mA, la caiguda és de només 10 mV. Si voleu, és possible canviar la resistència per obtenir un rang o una resolució més elevats. Al mateix temps, el sensor també mesura la tensió del bus amb una resolució de 4 mV. Segons la meva experiència, les lectures de tensió són molt precises. La precisió de les lectures actuals depèn de la resistència real de la vostra resistència. Normalment tenen una tolerància de l'1% (però no estic segur de confiar en els taulers d'eBay barats). Crec que hauria de ser possible calibrar els resultats si coneixeu el valor precís de la resistència. Però no vaig aprofundir en això, ja que la precisió ha estat prou bona per a les meves necessitats. El sensor té diferents paràmetres de guany: no afectaran la resolució, però ajudaran a disminuir el soroll en els rangs més baixos.

Característiques del Tiny V / A Meter:

• Es pot alimentar mitjançant USB o des de l’entrada d’alimentació.

  • Quan es subministra mitjançant USB, el subministrament d'entrada pot oscil·lar entre 0 i 26V. Només el corrent de fuita del sensor afecta la potència d’entrada. Bonic si voleu verificar la capacitat d'una bateria.
  • Quan es subministra des de l’entrada d’alimentació, pot variar entre 4 i 15V. (Limitacions del regulador de voltatge arduino).
  • L’entrada seleccionada es detecta en arrencar o canviar i mostrarà un missatge d’interval a l’usuari.
• Pot mostrar voltatge, corrent, potència i mAh simultàniament.
• mAh es pot restablir.
• Interfície d'un botó amb premuda curta / llarga.
• Seleccioneu intervals INA219: 26V / 3.2A, 26V / 1A o 16V / 0.4A.
• Seleccioneu la freqüència de mostreig de 100, 200, 500 o 1000 ms.
• Activa / desactiva la suspensió del sensor per reduir el corrent de fuita al sensor.
• Els paràmetres s’emmagatzemen a EEPROM i es carreguen en arrencar

• Interfície sèrie

  • Imprimeix els resultats en sèrie. Es pot utilitzar per al registre.
  • Canvieu la configuració amb ordres de sèrie

Subministraments

1x Arduino Nano: exemple d'Arduino Nano eBay

1x placa de sensor INA219: exemple de placa de sensor morat INA219 eBay

1x OLED de 0,96 "I2C 128X64 de 4 pins - Exemple de eBay I2C blau OLED de 0,96"

1 commutador tàctil capacitiu TTP223: exemple de PCB de botó tàctil capacatiu TTP223

1x Muntatge de sòcol de presa d'alimentació femenina: exemple de muntatge de forat femella de presa d'alimentació femenina

1x presa d'alimentació masculina: exemple: presa d'alimentació masculina amb terminals de rosca eBay o presa d'alimentació masculina amb terminals push

1x interruptor lliscant de 2 posicions de 6 pins: exemple d'interruptor lliscant de 6 pins d'eBay

Filferros

1x connector masculí de 5 pins (opcional): 2,54 capçaleres de pins masculins exemple eBay

1x connector femella de 5 pins (opcional): conjunt de connectors Dupont, exemple d'eBay o 2,54 exemple de connector d'una fila de 5 pins d'una sola eBay

Tub de contracció de calor (opcional)

Eines:

Soldadura de ferro

Impressora 3D (si voleu la funda impresa en 3D)

Pistola de cola

Pas 1: esquemes

He fet dues versions dels esquemes. Una de tradicional i basada en la imatge. Les connexions són idèntiques, de manera que podeu utilitzar el que preferiu.

Descripció

La pantalla OLED i el sensor INA219 utilitzen I2C, de manera que necessiten SDA i SCL connectats a A4 i A5.

La sortida del sensor tàctil capacitiu la connectarem a D2 per a l'entrada.

El commutador de lliscament té 6 pins: dues files de 3 pins. S'utilitzarà una fila per connectar l'entrada d'alimentació a Vin a l'Arduino. L'altra fila connectarà D6 a terra. Mitjançant l'ús del dispositiu de desplegament intern a D6, l'Arduino podrà veure si està connectat o no a l'alimentació del Vin.

Finalment, encaminem el connector positiu de l’entrada d’alimentació (presa de corrent femella) a través de l’INA219 fins a la sortida positiva (presa de corrent mascle). Així és com el sensor és capaç de mesurar el corrent que hi circula.

Pas 2: Impressió de la funda

El cas consta d’una caixa i una tapa. Tots dos haurien de ser fàcils d'imprimir i la majoria d'impressores poden imprimir-los sense suport. Però podeu afegir assistència si voleu.

Al finalitzar, les dues parts es combinen. Si teniu molta cura, el podreu tornar a obrir. Però els dos panys de molla són una mica fràgils i es poden trencar si no es té cura.

No hi ha cap impressora 3D?

Si no teniu accés a una impressora 3D, estic segur que és possible fer un altre cas. Podeu comprar una caixa / caixa de plàstic o alumini. O podeu fer alguna cosa vosaltres mateixos amb fusta o cartró. Sigues creatiu!

Pas 3: Muntatge de la tapa

La tapa conté la pantalla OLED i el botó tàctil capacitiu. Soldeu els cables als components abans d’enganxar-los al lloc amb una pistola de cola. Compte amb la pantalla OLED, de vegades el vidre es munta de forma irregular a la PCB. Alineeu-ho, doncs, abans d’enganxar-lo al seu lloc. Si teniu un connector de 5 pins, afegiu-lo als cables. Si no, encara és possible connectar la pantalla i el botó directament a l'Arduino, però és una mica més difícil treballar-hi.

Pas 4: Muntatge de la caixa principal

Muntar la presa d'alimentació femella i l'interruptor corredís i cargolar-los al seu lloc. Si no trobeu cap cargol que s’adapti a l’interruptor, només podeu enganxar-lo al seu lloc. Crec que vaig obtenir el meu d'una antiga unitat de DVD que vaig desmuntar:)

Traieu els pins i els connectors de l'INA219 (si està muntat) no hi ha prou espai per a això a la caixa. A continuació, connecteu completament l’Arduino i l’INA219 abans d’enganxar-los al seu lloc a la caixa. Torneu a afegir el connector de 5 pins si el teniu o simplement connecteu-lo directament a la tapa.

A continuació, completeu el cablejat per canviar i connectar els connectors. A l'interruptor lliscant, els cables de soldadura dels dos pins més propers a la presa d'alimentació femenina de les dues files. D'aquesta manera, podeu fer lliscar el commutador cap a l'USB per seleccionar l'alimentació USB. I feu lliscar el commutador cap a l'entrada per obtenir energia. Fàcil de recordar!

Encara no tanqueu el cas. El millor és provar que tot funcioni primer.

Pas 5: programació de l'Arduino

Si encara no teniu instal·lat l'IDE Arduino, obteniu-lo a arduino.cc

També heu d’instal·lar les dues llibreries U8g2 i Adafruit INA219. Tots dos estan disponibles al gestor de la biblioteca. Per a Adafruit INA219, assegureu-vos que obteniu la versió 1.0.5: les versions més recents requereixen biblioteques i memòria flash addicionals, però no ofereixen cap funcionalitat addicional en aquest moment.

A continuació, obteniu el codi font adjunt a aquest manual instructiu (Tiny-VA-Meter.ino i FlashMem.h) o obteniu la versió més recent del meu GitHub Tiny-VA-Meter Git. Ara obriu Tiny-VA-Meter.ino amb l'IDE Arduino.

Connecteu el Tiny V / A Meter a l'ordinador amb un cable USB.

De les eines, seleccioneu Tauler: "Arduino Nano", Processador: "ATmega328P" i el port correcte. És possible que hàgiu de canviar el processador a "ATmega328P (carregador d'arrencada antic)" en funció del vostre arduino. Si teniu errors de comunicació, proveu-ho.

Feu clic al botó de càrrega i espereu fins que acabi.

Pas 6: proveu que tot funcioni

Abans de tancar el cas, és una bona idea comprovar que tot estigui connectat correctament. Podeu seguir aquests passos per verificar tots els components:

1. Des de l'alimentació USB, la pantalla hauria d'il·luminar-se i mostrar lectures (independentment de la posició del commutador de diapositives).

2. Comproveu que podeu canviar de menú tocant el botó.

3. Apliqueu corrent a l'entrada i comproveu que el mesurador mostri el voltatge correcte.

4. Proveu de canviar l'interruptor lliscant i verifiqueu que el mesurador mostri els missatges d'interval.

5. Ara podeu provar de configurar l'interruptor lliscant a l'alimentació d'entrada i desconnectar l'USB. El mesurador encara hauria de funcionar.

6. Finalment, hauríeu de poder connectar una càrrega o un dispositiu a la sortida i comprovar que el sensor estigui llegint el dibuix actual.

Si tots aquests passos han tingut èxit, el vostre comptador hauria de funcionar perfectament. Ja podeu tancar la tapa al seu lloc.

Pas 7: apreneu a navegar pel menú

En arrencar, el comptador començarà mostrant el rang d'entrada disponible en funció de la posició del commutador lliscant: "Rang d'entrada: 0-26V 3.2A" o "Rang d'entrada: 4-15V 3.2A". El missatge només es mostrarà durant uns quants segons, però podeu ometre-ho amb una pulsació breu. Si es canvia el commutador de lliscament després de l'arrencada, apareixerà un missatge nou durant uns segons.

En breu, navegueu amb una premuda breu i seleccioneu amb una pressió llarga (1 s).

El comptador té 3 pàgines principals: pantalla V / A, pantalla V / A / W / Ah i configuració. Si premeu breument el botó, saltareu entre aquestes pàgines.

A la pàgina V / A / W / Ah podeu restablir mAh amb una pressió llarga.

A la pàgina de configuració podeu introduir-la amb una pressió llarga. Ara podeu tornar a navegar entre diferents paràmetres amb una pulsació breu. Els paràmetres disponibles són "Abast del sensor", "Velocitat d'actualització" i "Sensor de son". Canvieu cada paràmetre prement el botó. Quan navegueu més enllà de l'últim paràmetre, el comptador tornarà al menú de visualització V / A.

Pas 8: utilitzar la interfície sèrie

Quan estigueu connectat a un PC amb USB, podeu fer servir el monitor sèrie Arduino (o un altre terminal) per comunicar-vos amb el Tiny V / A Meter. Utilitza una velocitat de transmissió 115200.

Amb la freqüència de mostreig seleccionada, el mesurador transmetrà totes les lectures per sèrie i es pot llegir fàcilment al terminal.

Però també podeu canviar la configuració del Tiny V / A Meter amb ordres en sèrie. Assegureu-vos de seleccionar "Nova línia" com a final de línia.

Qualsevol ordre no vàlida mostrarà el menú d'ajuda:

Ordres: - reset (reset mAh)

- llegir (Respon amb els últims resultats)

- registre x (Auto tx de sampels - x pot estar activat o desactivat)

- dormir x (INA219 dormir entre mostres - x pot estar activat o desactivat)

- Actualitza x (defineix la freqüència d'actualització de la pantalla i de la sèrie. X pot ser de 100, 200, 500 o 1000)

- abast x (defineix l'abast INA219. x pot ser 0 per a 3.2A, 1 per a 1A o 2 per a 0.4A)

Per exemple, escriviu "refresh 1000" per canviar la freqüència de mostreig a 1 s. O escriviu "tancar sessió" per desactivar les transmissions automàtiques de resultats. El mesurador respondrà amb "D'acord" si té èxit.

Pas 9: Fet

Ara utilitzeu-lo per mesurar alguna cosa divertida:)

He intentat afegir totes les funcions que em semblen útils. Però no dubteu a fer les vostres pròpies modificacions. I si us plau, compartiu-lo si podeu fer algunes millores impressionants al Tiny V / A Meter.

Actualitzat el 14 / 06-2020: s'ha canviat el controlador i s'han afegit més funcions. Aquesta guia encara no està coberta, però podeu consultar-la al meu GitHub.