Contatore di energia multifunzione fai-da-te V2.0: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

In questo Instructable, ti mostrerò come realizzare un contatore di energia multifunzione basato su Wemos (ESP8266). Questo piccolo misuratore è un dispositivo molto utile che monitora tensione, corrente, potenza, energia e capacità. Oltre a questi monitora anche la temperatura ambiente che è importante per l'applicazione solare fotovoltaica. Questo dispositivo è adatto a quasi tutti i dispositivi CC. Questo piccolo misuratore può essere utilizzato anche per misurare la reale capacità del pacco batteria o del power bank utilizzando un carico fittizio. Lo strumento può misurare fino a un intervallo di tensione da 0 a 26 V e una corrente massima di 3,2 A.

Questo progetto è una continuazione del mio precedente progetto del contatore di energia.

Di seguito sono riportate le nuove funzionalità aggiunte alla versione precedente

1. Monitorare i parametri dallo smartphone

2. Gamma automatica di parametri

3. Monitoraggio della bolletta elettrica

4. Tester per dispositivi USB

Mi sono ispirato ai seguenti due progetti

1. Power Monitor” - Sensore di corrente e tensione CC (INA219)

2. Crea il tuo misuratore di potenza/logger

Vorrei ringraziare in modo particolare i due autori del progetto di cui sopra.

Forniture:

Componenti utilizzati:

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon)

2. INA219 (Amazzonia)

3. Display OLED da 0,96 (Amazon)

4. Sensore di temperatura DS18B20 (Amazon)

5. Batteria Lipo (Amazon)

6. Terminali a vite (Amazon)

7. Intestazioni femminili/maschili (Amazon)

8. Pannello perforato (Amazon)

9. Cavo 24 AWG (Amazon)

10. Interruttore a scorrimento (Amazon)

11. Porta USB maschio (Amazon)

12. 11. Porta USB femmina (Amazon)

12. Distanziatori PCB (Amazon)

13. Pannelli solari (voltaico)

Strumenti e strumenti utilizzati:

1. Saldatore (Amazon)

2. Spelafili (Amazon)

3. Multimetro (Amazon)

Passaggio 1: Passaggio 1: Come funziona?

Il cuore dell'Energy Meter è una scheda Wemos basata su ESP8266. L'ESP8266 rileva la corrente e la tensione utilizzando il sensore di corrente INA219 e la temperatura tramite il sensore di temperatura DS18B20. In base a questa tensione e corrente, ESP esegue i calcoli per il calcolo di potenza, energia e capacità. Dal consumo di energia, la bolletta elettrica viene calcolata in base alla tariffa energetica (prezzo per kWh).

L'intero schema è diviso in 4 gruppi

1. Wemos D1 Mini Pro

L'alimentazione richiesta per la scheda Wemos è fornita da una LiPovBattery tramite un interruttore a scorrimento.

2. Sensore di corrente

Il sensore di corrente INA219 è collegato alla scheda Arduino in modalità di comunicazione I2C (pin SDA e SCL).

3. Display OLED

Analogamente all'attuale Sensor, anche il display OLED è collegato alla scheda Arduino in modalità di comunicazione I2C. Tuttavia, l'indirizzo per entrambi i dispositivi è diverso.

4. Sensore di temperatura

Qui ho usato il sensore di temperatura DS18B20. Utilizza un protocollo a un filo per comunicare con Arduino.

Passaggio 2: preparare i pin dell'intestazione

Per montare l'Arduino, il display OLED, il sensore di corrente e il sensore di temperatura, è necessario un pin con intestazioni diritte femmina. Quando acquisti le intestazioni diritte, saranno troppo lunghe per l'utilizzo dei componenti. Quindi, dovrai tagliarli a una lunghezza appropriata. Ho usato un tronchesino per tagliarlo.

Di seguito sono riportati i dettagli sulle intestazioni:

1. Wemos Board - 2 x 8 pin

2. INA219 - 1 x 6 pin

3. OLED - 1 x 4 pin

4. Temp. Sensore - 1 x 3 pin

Passaggio 3: saldare le intestazioni femminili

Dopo aver preparato i pin delle intestazioni femmina, saldarli alla scheda perforata.

Dopo aver saldato i pin dell'intestazione, verificare se tutti i componenti si adattano perfettamente o meno.

Passaggio 4: terminali a vite a saldare, porta USB e interruttore

Prima saldare i 3 terminali a vite, i terminali a vite vengono utilizzati per collegare 1. Sorgente 2. Carico e 3. Batteria

I terminali superiori sono utilizzati per il collegamento della sorgente e del carico e il terminale inferiore posto a lato dell'interruttore è utilizzato per il collegamento del pacco batteria.

Quindi saldare l'interruttore a scorrimento. L'interruttore a scorrimento accende e spegne la scheda Wemos.

Infine saldare la porta USB femmina. La dimensione delle gambe di montaggio della porta USB è leggermente più grande dei fori nel foro perforato, quindi è necessario allargare il foro utilizzando un trapano. Quindi premere la porta USB in quei fori e saldare tutti i pin.

Passaggio 5: preparare il sensore INA219

Il sensore INA219 viene fornito con strisce di intestazione maschio a 6 pin e un terminale a vite. I pin dell'intestazione maschio sono per il collegamento I2C con il microcontrollore e il terminale a vite è per il collegamento della linea di alimentazione per misurare la corrente.

Qui ho saldato i pin maschi a 6 pin all'INA219 e ho lasciato il terminale a vite per considerare l'aspetto estetico. Quindi ho saldato direttamente due fili al pad di saldatura fornito per il terminale a vite come mostrato nell'immagine sopra.

Passaggio 6: montare il sensore di temperatura

Qui sto usando il sensore di temperatura DS18B20 nel pacchetto TO-92. Considerando la facile sostituzione, ho utilizzato un connettore femmina a 3 pin. Ma puoi saldare direttamente il sensore alla scheda perforata.

Il diagramma dei pin per DS18B20 è mostrato nell'immagine sopra.

Passaggio 7: crea il circuito

Dopo aver saldato le intestazioni femmina e i terminali a vite, è necessario unire le pastiglie secondo il diagramma schematico mostrato sopra.

Le connessioni sono piuttosto semplici

INA219 / OLED -> Wemos

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D1

DS18B20 -> Wemos

GND -> GND

DQ -> D4 attraverso un resistore di pull-up da 4,7K

VCC -> VCC

Infine collegare i morsetti a vite come da schema.

Ho usato fili colorati 24AWG per realizzare il circuito. Saldare il filo secondo lo schema elettrico.

Passaggio 8: preparare la batteria

Qui ho usato una batteria da 700 mAh per alimentare la scheda Wemos. Il pacco batteria è montato sul retro del circuito stampato. Per montare la batteria ho utilizzato del nastro biadesivo 3M.

Pochi pensieri:

1. Se non si desidera utilizzare un pacco batteria, è possibile utilizzare l'alimentazione della sorgente per alimentare la scheda Wemos utilizzando un circuito regolatore di tensione.

2. È possibile aggiungere una scheda di ricarica TP4056 per caricare la batteria LiPo.

Passaggio 9: montaggio dei distanziatori

Dopo la saldatura e il cablaggio, montare i distanziatori ai 4 angoli. Fornirà spazio sufficiente ai giunti di saldatura e ai fili da terra.

Passaggio 10: software e librerie

1. Preparazione dell'IDE Arduino per la scheda Wemos

Per caricare il codice Arduino sulla scheda Wemos, devi seguire questo Instructables

Impostare la scheda e la porta COM corrette.

2. Installa le librerie

Quindi devi importare la libreria sul tuo IDE Arduino

Scarica le seguenti librerie

1. Libreria Blynk

2. Adafruit_SSD1306

3. Adafruit_INA219

4. Temperatura di Dallas

5. OneWire

3. Schizzo Arduino

Dopo aver installato le librerie di cui sopra, incolla il codice Arduino indicato di seguito. Inserisci il codice di autenticazione dal passaggio 1, ssid e la password del tuo router.

Quindi carica il codice.

Passaggio 11: interfacciamento con l'app Blynk

Poiché la scheda Wemos ha un chip WiFi integrato, puoi collegarla al tuo router e monitorare tutti i parametri dal tuo smartphone. Qui ho usato l'app Blynk per creare l'app di monitoraggio dello smartphone.

Blynk è un'app che consente il pieno controllo su Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison e molto altro hardware. È compatibile sia con Android che con iPhone.

In Blynk tutto funziona con ⚡️Energia. Quando crei un nuovo account, ricevi ⚡️2.000 per iniziare a sperimentare; Ogni widget ha bisogno di energia per funzionare.

Segui i passaggi seguenti:

Passaggio 1: scarica l'app Blynk

1. Per Android

2. Per iPhone

Passo 2:

Ottieni il token di autenticazione Per connettere l'app Blynk e il tuo hardware, hai bisogno di un token di autenticazione.

1. Crea un nuovo account nell'app Blynk.

2. Premere l'icona QR nella barra dei menu in alto.

Crea un clone di questo progetto scansionando il codice QR mostrato sopra. Una volta rilevato con successo, l'intero progetto sarà immediatamente sul tuo telefono.

3. Dopo che il progetto è stato creato, il team di Blynk ti invierà un token di autenticazione tramite l'ID e-mail registrato.

4. Controlla la tua casella di posta elettronica e trova il token di autenticazione.

Passaggio 12: test del circuito

Per testare la scheda ho collegato una batteria da 12V come sorgente e un LED da 3W come carico.

La batteria è collegata al terminale a vite della sorgente e il LED è collegato al terminale a vite del carico. La batteria LiPo è collegata al terminale a vite della batteria e quindi accendere il circuito utilizzando l'interruttore a scorrimento. Puoi vedere tutti i parametri visualizzati sullo schermo OLED.

I parametri nella prima colonna sono 1. Tensione 2. Corrente 3. Potenza I parametri nella seconda colonna sono 1. Energia 2. Capacità 3. Temperatura

Ora apri l'app Blynk per monitorare tutti i parametri di cui sopra dal tuo smartphone.

Per verificare la precisione ho usato il mio multimetro e un tester come mostrato sopra. La precisione è vicina a loro.

Sono davvero soddisfatto di questo gadget tascabile.

Grazie per aver letto il mio Instructable. Se ti piace il mio progetto, non dimenticare di condividerlo.

Commenti e feedback sono sempre i benvenuti.