IoT Power Module: Күндүн зарядына контролерго IoT Power өлчөө өзгөчөлүгүн кошуу: 19 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Баарына салам, баарыңар сонунсуңар деп ишенем! Бул көрсөтмөдө мен IoT Power Measurement модулун кантип жасагандыгымды көрсөтөм, ал менин күн панелдеримден өндүрүлгөн кубаттуулукту эсептейт, ал менин күн заряд контроллери тарабынан коргошун кислотасы бар батарейканы заряддоо үчүн колдонулат. Бул модуль күн батареялары менен заряд контроллеринин ортосуна кирип, Интернет аркылуу телефонуңуздагы бардык керектүү параметрлерди берет. IoT платформасы үчүн мен Blynkти колдондум, аны колдонуу абдан оңой жана долбооруңузга ылайык оңой ыңгайлаштырылышы мүмкүн. Учурдагы заряд контроллеринин чектөөсү мага кубаттоо чыңалуусун гана бергендиктен, кубаттуулуктун өлчөмүн аныктоо мүмкүн эмес болчу. Бул долбоордо мен кубаттуулукту (ватт менен) эсептөө үчүн колдонула турган кубат модулуна чыңалууну жана токту өлчөө функцияларын коштум, ошентип жыйналган жалпы энергия. Бул кубат модулун башка DC кубатын өлчөө колдонмолорунда оңой колдонсо болот. Бул абдан узак убакытка созулат, андыктан баштайлы!

Жабдуулар

1. Arduino Pro Mini / Nano же эквиваленти
2. LM2596 Бак конвертер модулу
3. 7805 чыңалуу жөндөгүч
4. AMS1117 3.3V жөндөгүч
5. ESP8266-01 WiFi модулу
6. OLED дисплей
7. LM358 кош OP-Amp
8. 100K, 10K, 2.2k жана 1K каршылыгы (1/4 ватт)
9. 0.1uF керамикалык диск конденсаторлору
10. 22uF электролитикалык конденсатор
11. Бурамалуу терминалдар
12. Эркек жана ургаачы берг тилкеси
13. ON-OFF которгуч
14. Perf board же veroboard
15. Лагердик жабдуулар

1 -кадам: Бардык бөлүктөрдү чогултуу жана макетти бүтүрүү

Бардык керектүү компоненттерди чогулткандан кийин, зымдарыбыз жөнөкөй болуп, бардык компоненттери бири -бирине жакын жайгаштырылышы үчүн тактайыбыздын жайгашуусун жана ар кандай компоненттердин жайгашуусун кылдат чечүүбүз маанилүү. Arduino, buck converter, WiFi модулун жана Oled дисплейин тиркөө үчүн мен модулдарды түздөн -түз ширетүүнүн ордуна аялдын башын колдоном, ошондуктан мен компоненттерди башка долбоор үчүн колдоно алам, бирок эгер сиз пландаштырсаңыз аны туруктуу кылуу.

2 -кадам: Бурама терминалдарды кошуу

Биринчиден, биз күн панелдерин кубат модулуна чыгаруу катары кубаттоочу контроллерди туташтыруу үчүн колдонула турган бурамалуу терминалдарды салабыз. Бурамалуу терминалдар керектүү учурда түзмөктөрдү туташтырып же алып салуунун оңой жолун камсыздайт.

3 -кадам: Resistor Voltage Divider Network кошуу

Кирүүчү чыңалууну сезүү үчүн чыңалуу бөлүштүрүүчү тармак колдонулат. Колдонмо үчүн мен 10K жана 1K каршылыгын колдонуп резистор тармагын түздүм жана Arduino микроконтроллерине киргизүү катары бериле турган 1K каршылыгындагы чыңалуунун төмөндөшүн өлчөп жатам. Кошумча мен чыңалуудагы чукул өзгөрүүлөрдү жоюу үчүн 1K каршылыгы боюнча 0.1uF конденсатор коштум.

4 -кадам: Учурдагы сезүү үчүн шунт каршылыгын кошуу

Шунт резистору - бул өтө кичине мааниге ээ резистор (адатта миллиООм тартибинде), ал жүктөө менен катар эле иштөөчү күчөткүчтү колдонуп күчөтүлө турган өтө кичине чыңалуунун төмөндөшүн жаратат жана андан кийин өлчөө үчүн arduinoго берилиши мүмкүн. Учурдагы токту өлчөө үчүн мен шунттун резисторун колдонуп жатам (анын баасы болжол менен 10 миллийом. Мен муну болоттон жасалган зымдын жардамы менен жасап, аны ийилип ийилген), чынжырдын төмөн жагында, б.а., жүк менен жердин ортосунда. Бул жол менен кичинекей чыңалуунун түшүүсү жерге карата түздөн -түз өлчөнөт.

5 -кадам: OpAmp күчөткүч схемасын кошуу

Бул жерде колдонулуучу оперативдүү күчөткүч LM358, бул кош Op-Amp чипи. Биз инверттелбеген күчөткүч катары бир гана Op-Amp колдонобуз. Тескери эмес күчөткүчтүн кирешеси сүрөттө көрсөтүлгөндөй R1 жана R2 каршылыгынын тармактарын колдонуу менен белгилениши мүмкүн. Колдонмо үчүн мен R1ди 100K жана R2ди 2.2K катары тандап алдым, бул мага болжол менен 46 пайда берет. Резистор жана OpAmp кемчиликсиз эмес, андыктан жакшы окуу үчүн arduino программасында кээ бир өзгөртүүлөрдү киргизүү керек (биз талкуулайбыз) бул кийинки кадамдарда).

Мен дагы бул жерде arduino үчүн ваттметрди кантип жасоо боюнча проект түздүм, мен дагы түшүнүктөрдү деталдуу түрдө талкууладым. Долбоорду бул жерден текшере аласыз:

6 -кадам: Электр энергиясы менен камсыздоо

Arduino, OpAmp, OLED жана WiFi модулуна энергия берүү үчүн мен LM2596 buck converter модулун колдонуп, кирүү чыңалуусун болжол менен 7 вольтко чейин түшүрөм. Андан кийин 7805 чыңалуу жөндөгүчүн колдонуп, мен 7 вольтту Arduino жана OLED үчүн 5 вольтко жана AMS1117 жөндөгүчүн колдонуп, WiFi модулуна керектүү 3.3В түзүп жатам. Эмне үчүн электр энергиясын сурап жатасыз? Күн панелин 5 вольттуу жөндөгүчкө туташтырып, натыйжалуу иштөөнү күтө албай жатканыңыздын себеби (бул сызыктуу регулятор). Ошондой эле күн панелинин номиналдык чыңалуусу болжол менен 18-20 вольтту түзөт, бул линиялык жөнгө салуучу үчүн өтө жогору жана электроникаңызды бир заматта кууруп алат! Ошентип, натыйжалуу Бак Конвертеринин болгону жакшы

7 -кадам: Бак Конвертерин жана Регуляторун оңдоо

Биринчиден, мен акча которгучтун төөнөгүчтөрү туура келүүчү позицияларды белгилеп койдум. Андан кийин аялдардын башын ошол пункттарга, эркектердин баштарын букка которгучка коштум (эгер керек болсо модулду оңой эле алып салсам болот). 5V жөнгө салуучу бак конвертер модулунун ылдый жагына түшөт жана контролдоо тактасы үчүн жылмакай 5В берүү үчүн ал конвертердин чыгышына туташкан.

8 -кадам: Которууну кошуу

Мен кубат модулун КҮЙГҮЗҮП же ӨЧҮРГҮМ келсе, Бак конвертери менен күн панелинин кирүүлөрүнүн ортосуна которгуч коштум. Эгер өчүрүлсө, күч дагы деле жүккө жеткирилет (менин учурда заряд контроллери), бир гана өлчөө жана IoT функциялары иштебейт. Жогорудагы сүрөттө ушул убакка чейин ширетүү процесси көрсөтүлгөн.

9 -кадам: Arduino үчүн аталыштарды кошуу жана 3.3v регуляторун оңдоо

Азыр мен аялдардын башын Arduino pro mini өлчөмүнө ылайык кесип, аны ширеттим. Мен AMS1117 жөндөгүчүн Arduino энергия менен камсыздоонун Vcc менен Gndдин ортосунда түз ширеттим (Arduino 7805 жөндөгүчтөн 5V алат, ал өз кезегинде WiFi модулуна керектүү 3.3v үчүн AMS1117 менен камсыз кылат). Мен компоненттерди стратегиялык жактан минималдуу зымдарды колдонууга туура келгендей жайгаштырдым жана бөлүктөрү ширетүү издери аркылуу туташтырылышы мүмкүн.

10 -кадам: WiFi модулунун аталыштарын кошуу

Мен WiFi модулу үчүн аялдардын башын Arduino pro mini туура келүүчү жерге коштум.

11 -кадам: WiFi модулуна компоненттерди кошуу

ESP8266 модулу 5 вольтто эмес, 3,3 вольтто иштейт (5 вольтту колдонуу менен мен байкадым, модуль абдан ысык болот жана өтө узун колдонулса бузулат). Arduino жана WiFi модулу модулдун Tx жана Rx казыктарын колдонгон сериялык байланыш аркылуу байланышат. Биз ардуинонун каалаган 2 санарип казыгын arduino IDE программалык сериялык китепканасын колдонуп сериялык казык катары иштей алабыз. Модулдун Rx пини Arduino Txке барат жана тескерисинче. ESPтин Rx пини 3.3V логикасында иштейт, андыктан биз Arduino 5V логикалык деңгээлин болжол менен 3.6V чейин түшүрүү үчүн 2.2K жана 1K чыңалуу бөлүштүргүч тармагын колдонобуз (бул дагы деле алгылыктуу). Биз түздөн -түз ESP Txти arduino Rxке туташтыра алабыз, анткени arduino 3.3v шайкеш келет.

12 -кадам: OLED дисплейин кошуу

OLED дисплейди туташтыруу үчүн бизге 4 байланыш керек, экөө электр энергиясы үчүн жана 2 Arduino менен I2C байланыш протоколу, бул Arduino A4 жана A5 казыктары. Мен кичинекей секирүүчү зымды эркектин башы менен бирге I2C казыктарын туташтыруу жана электр байланыштарын түздөн -түз ширетүү үчүн колдоном.

13 -кадам: Модулдук коллегиянын акыркы көрүнүшү

Акырында бардык ширетүү процесси аяктагандан кийин, такта ушундай көрүнөт! Ооба, аягында кээ бир зымдарды колдонууга туура келди, бирок жыйынтыгына абдан ыраазы болдум. Кызыктуусу, такта толугу менен модулдук жана бардык негизги компоненттерди оңой эле алып салууга же керек болсо алмаштырууга болот.

14 -кадам: Бардыгын бириктирүү

Баардыгы ордунда болгондо толук модуль ушундай көрүнөт!

Эми программалык камсыздоо бөлүгүнө өтөлү…

15 -кадам: FTDI тактасын колдонуу менен программалоо

Бул модулду программалоо үчүн мен Arduino Pro Mini программасы үчүн идеалдуу болгон FTDI сынык тактасын колдоном. Анын пин картасы эң сонун тегизделген, андыктан сиз секиргичтерди колдонбойсуз.

16 -кадам: Схемалык диаграмма

Бул IoT электр эсептегич модулунун толук схемасы. Мен бул схеманы Eagle CADда иштеп чыккам. Схемалык файлдарды өзүңүздүн оюңузга ылайык жүктөп алып, өзгөртө аласыз:)

17 -кадам: Жыйынтыктар

Мен кубат модулун күн панели менен заряддын контроллеринин ортосуна туташтырып бүтүрдүм жана аны күйгүзөр замат ал менин WiFi роутериме туташат жана маалыматтар смартфондогу Blynk колдонмосунда дайыма жарыяланат. Бул реалдуу убакытта мен кайда болсом дагы, кубаттоо параметрлеринин маалыматын берет, менде интернет байланышы бар! Долбоордун жакшы иштеп жатканын көрүү абдан жагымдуу:)

Эксперименталдык максатта мен 50 Вт күн панелимди жана 12V 18AH коргошун кислотасы батареясын колдонуп орнотууну сынап көрдүм.

18 -кадам: Arduino коду

Бул жерде мен долбоорум үчүн колдонгон Arduino коду.

Бул долбоордун туура иштеши үчүн сизге керек болгон бир нече китепканалар бар:

Blynk мастер -китепканасы

Adafruit_GFX китепканасы

Adafruit_SSD1306 китепканасы

Бул долбоор пайдалуу болду деп үмүттөнөм. Коомчулук менен бөлүшүү менен менин долбоорлорумду колдоону ойлонуп көрүңүз:)

Бул долбоорго байланыштуу ар кандай сын -пикирлериңизди же комментарийлериңизди жазуудан тартынбаңыз. Көп күн бар го !

Бул долбоор панелдеримден чогулткан энергиянын көлөмүн көзөмөлдөөгө жардам берет. Көмүр кычкылынын изин кыскартуу жана туруктуу чөйрөнү түзүү үчүн энергиянын кайра жаралуучу булактарына көбүрөөк бурулуу үчүн алдыга бир кадам таштайлы:)