Đồng hồ đo năng lượng đa năng DIY V2.0: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Trong phần Có thể hướng dẫn này, tôi sẽ hướng dẫn bạn cách tạo Máy đo năng lượng đa năng dựa trên Wemos (ESP8266). Đồng hồ đo nhỏ này là một thiết bị rất hữu ích để theo dõi điện áp, dòng điện, công suất, năng lượng và công suất. Ngoài ra, nó còn giám sát nhiệt độ môi trường xung quanh rất quan trọng đối với ứng dụng quang điện mặt trời. Thiết bị này phù hợp với hầu hết mọi thiết bị DC. Đồng hồ đo nhỏ này cũng có thể được sử dụng để đo dung lượng thực của bộ pin hoặc bộ sạc dự phòng bằng cách sử dụng tải giả. Đồng hồ có thể đo đến dải điện áp từ 0 - 26V và dòng điện tối đa là 3.2A.

Dự án này là sự tiếp nối của dự án Đồng hồ đo năng lượng trước đó của tôi.

Sau đây là các tính năng mới được thêm vào phiên bản trước đó

1. Theo dõi các thông số từ điện thoại thông minh

2. Phạm vi tham số tự động

3. Theo dõi hóa đơn tiền điện

4. Máy kiểm tra thiết bị USB

Tôi lấy cảm hứng từ hai dự án sau

1. Màn hình nguồn”- Cảm biến dòng điện và điện áp DC (INA219)

2. Tự tạo đồng hồ đo điện / ghi nhật ký của riêng bạn

Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến hai tác giả của dự án trên.

Quân nhu:

Các thành phần được sử dụng:

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. Màn hình OLED 0,96 (Amazon)

4. Cảm biến nhiệt độ DS18B20 (Amazon)

5. Pin Lipo (Amazon)

6. Thiết bị đầu cuối vít (Amazon)

7. Tiêu đề Nữ / Nam (Amazon)

8. Bảng đục lỗ (Amazon)

9. Dây 24 AWG (Amazon)

10. Công tắc trượt (Amazon)

11. Cổng USB Male (Amazon)

12. 11. Cổng USB Female (Amazon)

12. PCB Standoffs (Amazon)

13. Tấm năng lượng mặt trời (Voltaic)

Công cụ & Dụng cụ được sử dụng:

1. Sắt hàn (Amazon)

2. Wire Stripper (Amazon)

3. Đồng hồ vạn năng (Amazon)

Bước 1: Bước 1: Làm thế nào nó hoạt động?

Trái tim của Đồng hồ năng lượng là bảng Wemos dựa trên ESP8266. ESP8266 cảm nhận dòng điện và điện áp bằng cách sử dụng cảm biến dòng INA219 và nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ DS18B20. Theo điện áp và dòng điện này, ESP thực hiện các phép toán để tính toán công suất, năng lượng và công suất. Từ mức tiêu thụ năng lượng, hóa đơn tiền điện được tính dựa trên tỷ lệ năng lượng (giá mỗi kWh).

Toàn bộ lược đồ được chia thành 4 nhóm

1. Wemos D1 Mini Pro

Nguồn điện cần thiết cho bo mạch Wemos được cung cấp từ LiPovBattery thông qua một công tắc trượt.

2. Cảm biến hiện tại

Cảm biến hiện tại INA219 được kết nối với bảng Arduino ở chế độ giao tiếp I2C (chân SDA và SCL).

3. Màn hình OLED

Tương tự như Cảm biến hiện tại, màn hình OLED cũng được kết nối với bảng Arduino ở chế độ giao tiếp I2C. Tuy nhiên, địa chỉ cho cả hai thiết bị là khác nhau.

4. Cảm biến nhiệt độ

Ở đây tôi đã sử dụng cảm biến nhiệt độ DS18B20. Nó sử dụng giao thức một dây để giao tiếp với Arduino.

Bước 2: Chuẩn bị các Ghim tiêu đề

Để gắn Arduino, màn hình OLED, cảm biến dòng điện và cảm biến nhiệt độ, bạn cần một số chân cắm đầu thẳng nữ. Khi bạn mua các tiêu đề thẳng, chúng sẽ quá dài để các thành phần được sử dụng. Vì vậy, bạn sẽ cần phải cắt chúng xuống một độ dài thích hợp. Tôi đã sử dụng một cái kềm để cắt bớt nó.

Sau đây là các chi tiết về tiêu đề:

1. Bảng Wemos - 2 x 8 chân

2. INA219 - 1 x 6 chân

3. OLED - 1 x 4 chân

4. Nhiệt độ. Cảm biến - 1 x 3 chân

Bước 3: Hàn các tiêu đề nữ

Sau khi chuẩn bị ghim tiêu đề nữ, hãy hàn chúng vào bảng đục lỗ.

Sau khi hàn các chân tiêu đề, hãy kiểm tra xem tất cả các thành phần có khớp hoàn toàn hay không.

Bước 4: Thiết bị đầu cuối vít hàn, cổng USB và công tắc

Đầu tiên hàn 3 đầu cực vít, các đầu vít dùng để kết nối 1. Nguồn 2. Tải và 3. Pin

Các đầu cuối trên cùng được sử dụng để kết nối nguồn và tải và đầu cuối dưới cùng được đặt bên cạnh công tắc được sử dụng để kết nối bộ pin.

Sau đó hàn công tắc trượt. Công tắc trượt BẬT và TẮT nguồn cho bo mạch Wemos.

Cuối cùng hàn cổng USB cái. Kích thước của chân gắn cổng USB lớn hơn một chút so với các lỗ trên lỗ đục, vì vậy bạn phải làm cho lỗ rộng hơn bằng cách sử dụng một mũi khoan. Sau đó nhấn cổng USB vào các lỗ đó và hàn tất cả các chân.

Bước 5: Chuẩn bị cảm biến INA219

Cảm biến INA219 đi kèm với dải đầu cắm nam 6 chân và đầu nối vít. Các chân đầu cắm đực dành cho kết nối I2C với vi điều khiển và đầu cuối vít dùng để kết nối đường dây điện để đo dòng điện.

Ở đây tôi đã hàn các chân đực 6pin vào INA219 và để lại đầu cuối vít để xem xét thẩm mỹ. Sau đó, tôi hàn trực tiếp hai dây vào miếng hàn được cung cấp cho đầu cuối vít như trong hình trên.

Bước 6: Gắn cảm biến nhiệt độ

Ở đây tôi đang sử dụng cảm biến nhiệt độ DS18B20 trong gói TO-92. Bằng cách xem xét việc thay thế dễ dàng, tôi đã sử dụng một tiêu đề nữ 3 pin. Nhưng bạn có thể hàn trực tiếp cảm biến vào bảng đục lỗ.

Sơ đồ chân cho DS18B20 được hiển thị trong hình trên.

Bước 7: Tạo mạch

Sau khi hàn các đầu nối cái và đầu nối vít, bạn phải nối các miếng đệm theo sơ đồ thể hiện ở trên.

Các kết nối khá thẳng về phía trước

INA219 / OLED -> Wemos

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D1

DS18B20 -> Wemos

GND -> GND

DQ -> D4 thông qua một điện trở kéo lên 4,7K

VCC -> VCC

Cuối cùng, kết nối các đầu cuối vít theo sơ đồ.

Tôi đã sử dụng dây màu 24AWG để làm mạch. Hàn dây theo sơ đồ mạch.

Bước 8: Chuẩn bị bộ pin

Ở đây tôi đã sử dụng một bộ pin 700mAh để cung cấp năng lượng cho bảng Wemos. Bộ pin được gắn ở mặt sau của bảng mạch. Để gắn pin, tôi đã sử dụng băng keo hai mặt 3M.

Vài suy nghĩ:

1. Nếu không muốn sử dụng bộ pin, bạn có thể sử dụng nguồn điện để cấp nguồn cho bảng Wemos bằng cách sử dụng mạch điều chỉnh điện áp.

2. Bạn có thể thêm bảng sạc TP4056 để sạc pin LiPo.

Bước 9: Gắn Standoffs

Sau khi hàn và nối dây, hãy lắp các chân đế ở 4 góc. Nó sẽ cung cấp đủ độ hở cho các mối hàn và dây dẫn từ mặt đất.

Bước 10: Phần mềm và Thư viện

1. Chuẩn bị Arduino IDE cho Wemos Board

Để tải mã Arduino lên bảng Wemos, bạn phải làm theo Hướng dẫn này

Đặt đúng bo mạch và Cổng COM.

2. Cài đặt các thư viện

Sau đó, bạn phải nhập thư viện vào IDE Arduino của mình

Tải xuống các thư viện sau

1. Thư viện Blynk

2. Adafruit_SSD1306

3. Adafruit_INA219

4. Nhiệt độ Dallas

5. dây

3. Phác thảo Arduino

Sau khi cài đặt các thư viện trên, hãy dán mã Arduino được cung cấp bên dưới. Nhập mã xác thực từ bước 1, ssid và mật khẩu của bộ định tuyến của bạn.

Sau đó tải lên mã.

Bước 11: Giao diện với ứng dụng Blynk

Vì bo mạch Wemos có chip WiFi tích hợp, bạn có thể kết nối nó với bộ định tuyến và theo dõi tất cả các thông số từ điện thoại thông minh của mình. Ở đây tôi đã sử dụng ứng dụng Blynk để làm ứng dụng giám sát điện thoại thông minh.

Blynk là một ứng dụng cho phép toàn quyền kiểm soát Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison và nhiều phần cứng khác. t tương thích với cả Android và iPhone.

Trong Blynk, mọi thứ đều chạy trên ⚡️Energy. Khi tạo tài khoản mới, bạn sẽ nhận được ⚡️2, 000 để bắt đầu thử nghiệm; Mỗi Widget cần một số Năng lượng để hoạt động.

Làm theo các bước sau:

Bước 1: Tải xuống ứng dụng Blynk

1. Đối với Android

2. Đối với iPhone

Bước 2:

Nhận Mã xác thực Để kết nối Ứng dụng Blynk và phần cứng của bạn, bạn cần có Mã xác thực.

1. Tạo một tài khoản mới trong Ứng dụng Blynk.

2. Nhấn biểu tượng QR trên thanh menu trên cùng.

Tạo bản sao của Dự án này bằng cách quét mã QR được hiển thị ở trên. Khi nó được phát hiện thành công, toàn bộ dự án sẽ có trên điện thoại của bạn ngay lập tức.

3. Sau khi dự án được tạo, nhóm Blynk sẽ gửi cho bạn Mã xác thực qua id email đã đăng ký.

4. Kiểm tra hộp thư đến email của bạn và tìm Mã xác thực.

Bước 12: Kiểm tra mạch

Để kiểm tra bo mạch, tôi đã kết nối một pin 12V làm nguồn và một đèn LED 3W làm tải.

Pin được kết nối với đầu cuối vít nguồn và đèn LED được kết nối với đầu cuối vít tải. Pin LiPo được kết nối với cực vít pin và sau đó BẬT mạch bằng cách sử dụng công tắc trượt. Bạn có thể thấy tất cả các thông số đang hiển thị trên màn hình OLED.

Các thông số ở cột đầu tiên là 1. Điện áp 2. Dòng điện 3. Công suất Các thông số ở cột thứ hai là 1. Năng lượng 2. Công suất 3. Nhiệt độ

Bây giờ hãy mở ứng dụng Blynk để theo dõi tất cả các thông số trên từ điện thoại thông minh của bạn.

Để kiểm tra độ chính xác, tôi đã sử dụng đồng hồ vạn năng và một Tester như hình trên. Độ chính xác gần với chúng.

Tôi thực sự hài lòng với tiện ích bỏ túi này.

Cảm ơn bạn đã đọc bài có thể hướng dẫn của tôi. Nếu bạn thích dự án của tôi, đừng quên chia sẻ nó.

Nhận xét và phản hồi luôn được chào đón.