Arduino Energy наркы Электр эсептегич түзмөгү: 13 кадам (Сүрөттөр менен)

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

Электр төлөмдөрүңүз үчүн өтө көп төлөйсүзбү?

Чайнегиңиз же жылыткычыңыз канча электр энергиясын керектээрин билгиңиз келеби?

Өзүңүздүн портативдүү энергияңыздын электр эсептегичин жасаңыз!

Бул түзмөктүн колдонулушун кантип тапканымды караңыз.

1 -кадам: даярдоо. Куралдар Бурамалар жана керектелүүчү материалдар

Бул долбоорду ишке ашыруу үчүн сизге бир нече нерсе керек.

• XOD IDE орнотулган үй компьютери.
• 3D принтер.

Куралдар:

• Клипперс.
• Screwdriver.
• Pense.
• Лайкоо куралдары.
• Ийне файлы.

Чыгымдалуучу материалдар:

• Sandpaper.
• Түтүктөрдү кичирейтүү.
• 14 AWG зымдары же 220В чынжыр үчүн азыраак.
• 5V логикалык схемасы үчүн 24 же 26 AWG зымдары.

Бурамалар:

• Бурама M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20мм узундукта.
• Бурама M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10мм узундугу.
• Бурама M2 / M2.5 (DIN7981 же башка).
• Hex гайкасы M3 (DIN 934/ DIN 985).

2 -кадам: даярдоо. Электроника

Аппаратты түзүү үчүн сизге кээ бир электрондук компоненттер керек. Келгиле, алардын кайсынысын аныктайлы.

Биринчиден, сизге AC ток сенсору керек.

Аппарат жогорку ток менен иштей алат, андыктан сенсор ылайыктуу болушу керек. Интернеттен мен Allegro тарабынан өндүрүлгөн ACS712 сенсорун таптым.

1 x 20A диапазону Учурдагы сенсор ACS712 Module ~ 9 $;

Бул сенсор аналогдук жана Hall эффектинин жардамы менен токту өлчөйт. Бул өлчөнгөн маанини берүү үчүн бир зымды колдонот. Бул өтө так болбошу мүмкүн, бирок менимче, мындай аппарат үчүн жетиштүү. ACS712 сенсор үч түрдүү болушу мүмкүн:

• ACS712ELCTR-05B (максимум 5 ампер);
• ACS712ELCTR-20A (максимум 20 ампер);
• ACS712ELCTR-30A (максимум 30 ампер).

Сиз керектүү версияны тандай аласыз. Мен 20 ампердик версиясын колдоном. Мен розеткаларымдагы ток бул баадан ашпайт деп ойлойм.

Сенсордун маалыматын окуу жана башка бардык эсептөөлөрдү аткаруу үчүн контролер керек.

Албетте, мен Arduino тандадым. Мен ойлойм, мындай DIY долбоорлору үчүн мындан ыңгайлуу эч нерсе жок. Менин милдетим кыйын эмес, андыктан мага кооз тактанын кереги жок. Мен Arduino Micro сатып алдым.

1 x Arduino Micro ~ 20 $;

Мен AC чыңалуусун 220В өлчөй турган болсом, Arduino 12Вга чейин DC чыңалуусу менен иштейт. Мындан тышкары, ACS сенсор так 5 вольттон иштеши керек. Маселени чечүү үчүн, мен ACны DCден 220 вольтко чейин алмаштыргычты сатып алдым.

DC Power модулу менен камсыздоо киргизүү 1 AC AC х: AC86-265V Output: 5V 1A ~ 7 $;

Мен бул алмаштыргычты Arduino жана сенсорду иштетүү үчүн колдоном.

Менин өлчөөлөрүмдү элестетүү үчүн, мен экранда сарпталган акчанын көлөмүн көрсөтөм. Мен бул 8x2 белгиден турган LCD дисплейди колдоном.

1 x 0802 LCD 8x2 Character LCD Display Module 5V ~ 9 $;

Бул кичинекей, Arduino дисплейи менен шайкеш келет. Контроллер менен байланышуу үчүн, ал өзүнүн маалымат шинасын колдонот. Ошондой эле, бул дисплейде ар кандай түстөрдүн бири боло турган арткы жарык бар. Мен апельсинди алдым.

3 -кадам: даярдоо. Sonnectors

Түзмөктүн өзүнүн розеткасы жана розеткасы болушу керек.

Үйдө сапаттуу жана ишенимдүү сайгыч туташтыруу абдан кыйын. Ошондой эле, мен түзмөктүн эч кандай зымдары жана зымдары жок көчмө жана компакт болушун кааладым.

Мен аппараттык дүкөндөн кандайдыр бир бөлүктөрүн колдонуу үчүн аларды ажыратуу үчүн универсалдуу розеткаларды жана штепсельдерди сатып алууну чечтим. Мен сатып алган туташтыргычтар F тибинде же Шуко деп аталат. Бул байланыш бүткүл Европа Биримдигинде колдонулат. Ар кандай туташтыргычтар бар, мисалы, A же B түрлөрү Fден бир аз кичине жана Түндүк Америкада колдонулат. Розеткалардын ички өлчөмдөрү жана штепсельдердин тышкы өлчөмдөрү типтеги бардык туташтыргычтар үчүн стандартташтырылган.

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, бул жерде ар кандай розеткалар жөнүндө окуй аласыз.

Бир нече розетканы ажыратып, алардын ички бөлүктөрүн оңой эле алып салууга болорун байкадым. Бул бөлүктөр дээрлик бирдей механикалык өлчөмдөргө ээ. Мен аларды колдонууну чечтим.

Ошентип, жеке түзмөктү түзүү үчүн сизге керек:

• Байланыш түрүн тандаңыз;
• Колдонууга боло турган жана оңой эле ажыратылып салынуучу розеткаларды табыңыз;
• Алардын ички бөлүктөрүн алып салыңыз.

Мен бул розетканы колдондум:

1 х Жерге салынган ургаачы плагин 16A 250V ~ 1 $;

Жана бул плагин:

1 x Эркек Plug 16A 250V ~ 0, 50 $;

4 -кадам: даярдоо. 3D басып чыгаруу

Мен 3D принтерде аппараттын дене бөлүктөрүн басып чыгардым. Мен ABS пластикти ар кандай түстө колдондум.

Бул жерде бөлүктөрдүн тизмеси:

• Негизги дене (кызгылт көк) - 1 даана;
• Арткы капкак (сары) - 1 даана;
• Розетка (кызгылт) - 1 даана;
• Штепсель (кызыл) - 1 даана;

Негизги корпуста учурдагы сенсорду жана арткы капкакты бекитүү үчүн сай тешиктери бар.

Арткы капкакта AC-DC конвертерин бекитүү үчүн тешикчелер жана Arduino Micro тиркөө үчүн батыраак бириктирилген.

Бардык бөлүктөрдө дисплейди, розетканы жана розетканы оңдоо үчүн M3 бурамалары үчүн тешиктер бар.

Розеткага жана корпустун бөлүктөрүнө көңүл буруңуз.

Бул бөлүктөрдүн ички беттери коннекторлорум үчүн атайын алдын ала моделденген. Мурунку кадамдан ажыратылган коннекторлор үчүн.

Ошентип, эгер сиз өзүңүздүн түзмөгүңүздү жасоону кааласаңыз жана розеткаңыз меники менен айырмаланса, анда розетканын корпусун жана штепсельдик корпустун 3D моделдерин оңдоп же өзгөртүшүңүз керек.

STL моделдери тиркемеде. Зарыл болсо, мен булактын CAD моделдерин тиркей алам.

5 -кадам: чогултуу. Socket Case

Материалдардын тизмеси:

1. 3D басып чыгарылган розетка - 1 даана;
2. Розетка - 1 даана;
3. Жогорку чыңалуудагы зымдар (14 AWG же андан аз).

Монтаждоо процесси:

Эскизди караңыз. Сүрөт жыйынга жардам берет.

• Розетканы даярдаңыз (пос. 2). Розетка токтоочу такага чейин корпуска тыгыз батышы керек. Зарыл болсо, розетканын контурун кумдук же ийне менен иштетиңиз.
• Жогорку чыңалуудагы зымдарды розеткага туташтырыңыз. Терминал блокторун же ширетүүнү колдонуңуз.
• Розетканы (поз. 2) корпуска салыңыз (поз. 1).

Кошумча:

Корпустагы розетканы корпустагы платформа аркылуу бурама менен бекитиңиз

6 -кадам: чогултуу. Негизги дене

Материалдардын тизмеси:

1. 3D басылган негизги корпус - 1 даана;
2. Чогулган розетка - 1 даана;
3. ACS 712 ток сенсору - 1 даана;
4. 8x2 ЖК дисплей - 1 даана;
5. Бурама M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20мм узундугу- 4 даана.
6. Бурама M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10мм узундугу- 4 даана.
7. Бурама M2 / M2.5 (DIN7981 же башка) - 2 даана.
8. Hex гайкасы M3 (DIN 934/ DIN 985) - 8 даана.
9. 24 же 26 AWG зымдары.
10. Жогорку чыңалуудагы зымдар (14 AWG же андан аз).

Монтаждоо процесси:

Эскизди караңыз. Сүрөт жыйынга жардам берет.

• Негизги корпустагы чоң тешикти даярдаңыз (1 -позиция). Чогулган розетка корпусу ага тыгыз батышы керек. Зарыл болсо, тешиктин контурун кумура же ийне менен иштетиңиз.
• Розетка корпусун (поз. 2) негизги корпуска (поз. 1) салып, бурамалар (поз. 6) жана гайкаларды (поз. 8) колдонуу менен бекиткиле.
• Жогорку чыңалуудагы зымдарды учурдагы сенсорго туташтырыңыз (поз. 3). Терминал блокторун колдонуңуз.
• Учурдагы сенсорду (позиция 3) негизги корпус менен (поз. 1) бурамалар менен бекитүү (поз. 7).
• Зымдарды дисплейге (4 -позиция) жана учурдагы сенсорго (3 -позиция) туташтырыңыз же ширетиңиз.
• Дисплейди (4 -позиция) негизги корпус менен (поз. 1) бурамалар (поз. 5) жана гайкалар (8 -позиция) менен бекиткиле.

7 -кадам: чогултуу. Plug Case

Материалдардын тизмеси:

1. 3D басылган штепсель корпусу - 1 даана;
2. Штепсель - 1 даана;
3. Жогорку чыңалуудагы зымдар (14 AWG же андан аз).

Монтаждоо процесси:

Эскизди караңыз. Сүрөт жыйынга жардам берет.

• Штепсельди даярдаңыз (пос. 2). Штепсель токтогончо корпуска тыгыз батышы керек. Зарыл болсо, розетканын контурун кумдук же ийне менен иштетиңиз.
• Штепсельге жогорку чыңалуудагы зымдарды туташтырыңыз (поз. 2). Терминал блокторун же ширетүүнү колдонуңуз.
• Штепсельди (поз. 2) корпуска салыңыз (поз. 1).

Кошумча:

Корпустагы сайгычты бурама менен бекиткиле. Бурула турган жер эскизде көрсөтүлгөн

8 -кадам: чогултуу. Арткы капкак

Материалдардын тизмеси:

1. 3D басылган арткы мукабасы - 1 даана;
2. Чогулган корпус - 1 даана;
3. AC -DC чыңалуусун өзгөрткүч - 1 даана;
4. Arduino Micro - 1 даана;
5. Бурама M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10мм узундугу- 4 даана.
6. Бурама M2 / M2.5 (DIN7981 же башка) - 4 даана.
7. Hex гайкасы M3 (DIN 934/ DIN 985) - 4 даана.

Монтаждоо процесси:

Эскизди караңыз. Сүрөт жыйынга жардам берет.

• Арткы капкактагы чоң тешикти даярдаңыз (поз. 1). Чогулган штепсель корпусу (поз. 2) ага тыгыз батышы керек. Зарыл болсо, тешиктин контурун кум же ийне менен иштетиңиз.
• Штепсель корпусун (поз. 2) арткы капкакка (поз. 1) салып, бурамалар (поз. 5) жана гайкаларды (поз. 7) колдонуу менен бекиткиле.
• Ардуинону (4-позиция) арткы капкакка (поз. 1), бат эле туташтырыңыз.
• AC-DC чыңалуу алмаштыргычын (поз. 3) арткы капкакка (поз. 1) бурамалар менен бекитүү (поз. 6).

9 -кадам: чогултуу. Soldering

Материалдардын тизмеси:

1. Жогорку чыңалуудагы зымдар (14 AWG же андан аз).
2. 24 же 26 AWG зымдары.

Кураштыруу:

Эскизде көрсөтүлгөндөй, бардык компоненттерди бириктиргиле.

Штепсельдеги жогорку чыңалуудагы зымдар AC-DC конвертерине жана розеткадан кабелдерге ширетилет.

ACS712 аналогдук ток сенсор болуп саналат, ал 5V менен иштейт. Сиз сенсорду Arduino же AC-DC конвертеринен түздөн-түз иштете аласыз.

• Vcc пин - 5V Arduino пин / 5V AC -DC пин;
• GND - GND Arduino пин / GND AC -DC төөнөгүч;
• OUT - аналогдук A0 Arduino пини;

LCD 8x2 Character LCD дисплейи 3.3-5V менен иштейт жана өзүнүн маалымат шинасы бар. Дисплей 8-бит (DB0-DB7) же 4-биттик режимде (DB4-DB7) баарлаша алат. Мен 4-битти колдондум. Сиз дисплейди Arduino же AC-DC конвертеринен иштете аласыз.

• Vcc пин - 5V Arduino пин / 5V AC -DC пин;
• GND - GND Arduino пин / GND AC -DC төөнөгүч;
• Vo - GND Arduino пин / GND AC -DC төөнөгүч;
• R / W - GND Arduino пин / GND AC -DC төөнөгүч;
• RS - санарип 12 Arduino пини;
• E - санарип 11 Arduino пини;
• DB4 - санарип 5 Arduino пини;
• DB5 - санарип 4 Arduino пини;
• DB6 - санарип 3 Arduino пини;
• DB7 - санарип 2 Arduino пини;

Билдирүү:

Бардык жогорку вольттогу зымдарды трубалар менен бөлүүнү унутпаңыз! Ошондой эле, AC-DC чыңалуу алмаштыргычындагы жогорку чыңалуудагы ширетилген байланыштарды бөлүп алыңыз. Ошондой эле, AC-DC чыңалуу алмаштыргычындагы жогорку чыңалуудагы ширетилген байланыштарды бөлүп алыңыз.

Сураныч, 220В менен сак болуңуз. Жогорку чыңалуу сени өлтүрүшү мүмкүн!

Түзмөк электр тармагына туташканда эч кандай электрондук компонентке тийбеңиз.

Түзмөк электр тармагына туташканда Arduino компьютерге туташтырбаңыз.

10 -кадам: чогултуу. Бүтүрүү

Материалдардын тизмеси:

1. Чогулган негизги корпус - 1 даана;
2. Чогулган арткы капкак - 1 даана;
3. Бурама M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10мм узундугу - 4 даана.

Монтаждоо процесси:

Эскизди караңыз. Сүрөт жыйынга жардам берет.

• Сиз ширетүүнү бүтүргөндөн кийин, бардык зымдарды негизги корпуска бекем орнотуңуз (поз. 1).
• Эч жерде ачык байланыштар жок экенин текшериңиз. Зымдар кесилишпеши керек жана алардын ачык жерлери пластикалык корпуска тийбеши керек.
• Арткы капкакты (поз. 2) негизги корпуска (поз. 1) бурамалар менен бекитүү (поз. 3).

11 -кадам: XOD

Arduino контроллерлерин программалоо үчүн мен XOD визуалдык программалоо чөйрөсүн колдоном. Эгерде сиз электротехникада жаңы болсоңуз же мага окшогон Arduino контроллерлери үчүн жөнөкөй программаларды жазууну жактырсаңыз, XODту колдонуп көрүңүз. Бул түзмөктү тез прототиптөө үчүн идеалдуу инструмент.

XODдо сиз түздөн -түз браузердин терезесинде программаларды түзө аласыз. Жеке мен рабочий версиясын жактырам.

Менин ECEM түзмөгүм үчүн, XODда gabbapeople/электр эсептегич китепканасын түздүм. Бул китепкана бир эле программаны жасоо үчүн керек болгон бардык түйүндөрдү камтыйт. Ал ошондой эле даярдалган программанын мисалын камтыйт. Ошентип, аны XOD жумушчу мейкиндигиңизге кошууну унутпаңыз.

Процесс:

• Компьютериңизге XOD IDE программасын орнотуңуз.
• Gabbapeople/электр эсептегич китепканасын жумуш мейкиндигине кошуңуз.
• Жаңы долбоор түзүп, аны smth деп атаңыз.

Андан кийин, мен бул түзмөктү XODдо кантип программалоону сүрөттөп берейин.

Мен ошондой эле акыркы нускоочу кадамда программанын кеңейтилген версиясы менен скриншотту тиркеп койдум.

12 -кадам: Программалоо

Бул жерде сизге керектүү түйүндөр:

Acs712-20a-ac-учурдагы сенсор түйүнү

Бул патчка орнотулган биринчи түйүн. Ал учурдагы токту өлчөө үчүн колдонулат. Бул китепканада 3 түрдүү түйүн бар. Алар amperage өлчөө капкак түрү менен айырмаланат. Сенсордун түрүнө ылайыктуусун тандаңыз. Мен acs712-20a-ac-ток-сенсор түйүнүн жайгаштырам. Бул түйүн ампердеги учурдагы интенсивдүүлүктүн маанисин чыгарат.

Бул түйүндүн ПОРТ пининде мен азыркы сенсорумду туташтырган Arduino Micro пининин маанисин коюшум керек. Мен сенсордун сигналдык пинин A0 Arduino пинине туташтырдым, ошондуктан A0 маанисин ПОРТ пинине койдум.

UPD пиндеги маани түзмөктү күйгүзгөндөн кийин токтун интенсивдүүлүгүн тынымсыз өлчөө үчүн Үзгүлтүксүз деп коюлушу керек. Ошондой эле AC өлчөө үчүн, мен жыштыгын көрсөтүшүм керек. Менин электр тармагымда AC жыштыгы 50 Гцке барабар. Мен FRQ пинине 50 маанисин койдум.

Көбөйтүү түйүнү

Бул электр энергиясын эсептейт. Электр кубаты токтун чыңалууга көбөйтүлүшүнүн продуктусу.

Көбөйтүү түйүнүн коюп, анын казыктарынын бирин сенсор түйүнү менен байланыштырып, AC чыңалуусун экинчи пинге коюңуз. Мен 230 маанисин койдум. Бул менин электр тармагымдагы чыңалууга тиешелүү.

Интеграция-dt түйүнү

Мурунку эки түйүн менен түзмөктүн агымын жана кубаттуулугун дароо өлчөөгө болот. Бирок, электр энергиясын керектөө убакыттын өтүшү менен кантип өзгөрүп жатканын эсептөө керек. Бул үчүн сиз интеграция-dt түйүнүн колдонуп, заматта кубаттуулукту интеграциялай аласыз. Бул түйүн учурдагы кубаттуулукту топтойт.

UPD пини топтолгон баалуулукту жаңыртууну баштайт, ал эми RST пини топтолгон маанини нөлгө кайтарат.

Акча түйүнү

Интеграциядан кийин, интеграция-dt түйүнүнүн чыгуусунда, электр энергиясынын керектөөсүн секундуна ватт менен аласыз. Акчаны эсептөөнү ыңгайлуу кылуу үчүн акча түйүнүн жамаачка коюңуз. Бул түйүн электр энергиясын керектөөнү секундуна ватттан саатына киловаттка айландырат жана топтолгон бааны саатына бир киловаттка көбөйтөт.

Саатына бир киловатттын баасын КНРдин казыгына коюңуз.

Акча түйүнү менен электр энергиясын топтоонун наркы сарпталган акчанын суммасына айландырылат. Бул түйүн аны доллар менен чыгарат.

Бул баалуулукту экрандын дисплейинде көрсөтүү гана калды.

Текст-lcd-8x2 түйүнү

Мен 2 сап төрт 8 белгиден турган LCD дисплейди колдондум. Мен бул дисплейге текст-lcd-8x2 түйүнүн коюп, бардык порт пин баалуулуктарын орноттум. Бул порттордун дисплейи Arduino микро портуна туура келет.

Дисплейдин биринчи сабында, L1 пининде, мен "Total:" сабын жазгам.

Мен дисплейдин экинчи сабында акчанын суммасын көрсөтүү үчүн акча түйүнүнүн чыгуучу пинин L2 пинге байланыштырдым.

Патч даяр.

Колдонууну басыңыз, тактанын түрүн тандап, аны түзмөккө жүктөңүз.

13 -кадам: Узартылган программа

Программаны мурунку кадамдан өз алдынча кеңейте аласыз. Мисалы, тиркелген скриншотту караңыз.

Патчты кантип өзгөртүүгө болот?

• Acs712-20a-ac-current-sensor өндүрүшүн башка эсептөөлөрсүз экранда учурдагы учурдагы маанини чыгаруу үчүн дисплей түйүнүнө түз байланыштырыңыз.
• Учурда керектелүүчү электр энергиясын чыгаруу үчүн көбөйтүү түйүнүнүн чыгышын дисплей түйүнүнө түз байланыштырыңыз;
• Интегралдоо-dt түйүнүнүн чыгымын топтолгон керектөө наркын чыгаруу үчүн дисплей түйүнүнө түз байланыштырыңыз;
• Кнопканы басуу менен эсептегичти кайра коюңуз. Бул жакшы идея, бирок мен түзмөгүмдөгү баскычка орун кошууну унутуп койдум =). Баскычтын түйүнүн жамаачыга салыңыз жана анын PRS пинин интеграция-dt түйүнүнүн RST пини менен байланыштырыңыз.
• Сиз экраны 8х2ден чоңураак түзмөктү түзүп, бир убакта бардык параметрлерди көрсөтө аласыз. Эгерде сиз мага окшоп 8x2 экранды колдоно турган болсоңуз, анда бардык баалуулуктарды катарга коюу үчүн concat, format-number, pad-with-нөл түйүндөрүн колдонуңуз.

Өзүңүздүн түзмөгүңүздү жасап, үйдөгү эң ач көз техниканы билип алыңыз!

Сиз бул аппаратты электр энергиясын үнөмдөө үчүн үй чарбасында абдан пайдалуу деп таба аласыз.

Жакында көрүшкөнчө.