Compteur d'énergie multifonction Arduino DIY V1.0 : 13 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Dans ce Instructable, je vais vous montrer comment faire un compteur d'énergie multifonction basé sur Arduino. Ce petit compteur est un appareil très utile qui affiche des informations importantes sur les paramètres électriques. L'appareil peut mesurer 6 paramètres électriques utiles: tension, courant, puissance, énergie, capacité et température. Cet appareil convient uniquement aux charges CC telles que les systèmes solaires photovoltaïques. Vous pouvez également utiliser ce compteur pour mesurer la capacité de la batterie.

Le multimètre peut mesurer jusqu'à une plage de tension de 0 à 26 V et un courant maximal de 3,2 A.

Fournitures

Composants utilisés:

1. Arduino Pro Micro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. OLED 0,96 (Amazon)

4. DS18B20 (Amazon)

5. Batterie Lipo (Amazon)

6. Bornes à vis (Amazon)

7. En-têtes féminins / masculins (Amazon)

8. Panneau perforé (Amazon)

9. Fil 24 AWG (Amazon)

10. Interrupteur à glissière (Amazon)

Outils et instruments utilisés:

1. Fer à souder (Amazon)

2. Pince à dénuder (Amazon)

3. Multimètre (Amazon)

4. Testeur électrique (Amazon)

Étape 1: Comment ça marche ?

Le cœur du compteur d'énergie est une carte Arduino Pro Micro. L'Arduino détecte le courant et la tension en utilisant le capteur de courant INA219 et la température est détectée par le capteur de température DS18B20. En fonction de cette tension et de ce courant, Arduino fait le calcul pour calculer la puissance et l'énergie.

Le schéma complet est divisé en 4 groupes

1. Arduino Pro Micro

L'alimentation requise pour Arduino Pro Micro est fournie par une batterie LiPo/Li-Ion via un interrupteur à glissière.

2. Capteur de courant

Le capteur de courant INA219 est connecté à la carte Arduino en mode de communication I2C (broches SDA et SCL).

3. Écran OLED

Semblable au capteur actuel, l'écran OLED est également connecté à la carte Arduino en mode de communication I2C. Cependant, l'adresse des deux appareils est différente.

4. Capteur de température

Ici, j'ai utilisé le capteur de température DS18B20. Il utilise un protocole à un fil pour communiquer avec l'Arduino.

Étape 2: Test de la planche à pain

Tout d'abord, nous allons faire le circuit sur une planche à pain. Le principal avantage d'une maquette sans soudure est qu'elle est sans soudure. Ainsi, vous pouvez facilement modifier la conception en débranchant simplement les composants et les câbles selon vos besoins.

Après avoir fait les tests de la maquette, j'ai fait le circuit sur une planche perforée

Étape 3: préparer la carte Arduino

L'Arduino Pro Micro est livré sans souder la broche des en-têtes. Vous devez donc d'abord souder les en-têtes dans l'Arduino.

Insérez vos en-têtes mâles côté long vers le bas dans une planche à pain. Maintenant, avec les en-têtes installés, vous pouvez facilement déposer la carte Arduino en place au-dessus de la broche des en-têtes. Puis soudez toutes les broches à la carte Arduino.

Étape 4: préparer les en-têtes

Pour monter l'Arduino, l'écran OLED, le capteur de courant et le capteur de température, vous avez besoin de broches femelles droites. Lorsque vous achetez les en-têtes droits, ils seront trop longs pour que les composants soient utilisés. Vous devrez donc les couper à une longueur appropriée. J'ai utilisé une pince pour le couper.

Voici les détails sur les en-têtes:

1. Carte Arduino - 2 x 12 broches

2. INA219 - 1 x 6 broches

3. OLED - 1 x 4 broches

4. Temp. Capteur - 1 x 3 broches

Étape 5: souder les en-têtes femelles

Après avoir préparé les broches des embases femelles, soudez-les à la carte perforée. Après avoir soudé les broches d'en-tête, vérifiez si tous les composants s'adaptent parfaitement ou non.

Remarque: je recommanderai de souder le capteur de courant directement à la carte plutôt qu'à travers l'embase femelle.

Je me suis connecté via la broche d'en-tête pour réutiliser l'INA219 pour d'autres projets.

Étape 6: Montez le capteur de température

Ici, j'utilise le capteur de température DS18B20 dans le package TO-92. En considérant le remplacement facile, j'ai utilisé un en-tête femelle à 3 broches. Mais vous pouvez directement souder le capteur à la carte perforée.

Étape 7: souder les bornes à vis

Ici, des bornes à vis sont utilisées pour la connexion externe à la carte. Les connexions externes sont

1. Source (Batterie/Panneau Solaire)

2. Chargez

3. Alimentation à Arduino

La borne à vis bleue est utilisée pour l'alimentation de l'Arduino et deux bornes vertes sont utilisées pour la connexion de la source et de la charge.

Étape 8: faire le circuit

Après avoir soudé les embases femelles et les bornes à vis, vous devez joindre les plots selon le schéma ci-dessus.

Les connexions sont assez simples

INA219 / OLED -> Arduino

VCC -> VCC

TERRE -> TERRE

SDA -> D2

SCL-> D3

DS18B20 -> Arduino

TERRE -> TERRE

DQ -> D4 via une résistance pull-up de 4,7K

VCC -> VCC

Enfin, connectez les bornes à vis selon le schéma.

J'ai utilisé des fils de couleur 24AWG pour faire le circuit. Souder le fil selon le schéma de circuit.

Étape 9: Montage des entretoises

Après soudure et câblage, montez les entretoises aux 4 coins. Il fournira un dégagement suffisant aux joints de soudure et aux fils du sol.

Étape 10: Conception de PCB

J'ai conçu un PCB personnalisé pour ce projet. En raison de la situation actuelle de pandémie COVID-19, je ne suis pas en mesure de passer une commande pour ce PCB. Je n'ai donc pas encore testé le PCB.

Vous pouvez télécharger les fichiers Gerber depuis PCBWay

Lorsque vous passez une commande auprès de PCBWay, je reçois un don de 10 % de PCBWay pour une contribution à mon travail. Votre petite aide peut m'encourager à faire un travail plus impressionnant à l'avenir. Merci de votre collaboration.

Étape 11: Puissance et énergie

Puissance: La puissance est le produit de la tension (volt) et du courant (Amp)

P=VxI

L'unité de puissance est le Watt ou le KW

Énergie: L'énergie est le produit de la puissance (watt) et du temps (heure)

E=Pxt

L'unité d'énergie est le watt-heure ou le kilowatt-heure (kWh)

Capacité: La capacité est le produit du courant (amp) et du temps (heure)

C = I x t

L'unité de capacité est l'ampère-heure

Pour surveiller la puissance et l'énergie ci-dessus, la logique est implémentée dans un logiciel et les paramètres sont affichés sur un écran OLED de 0,96 pouce.

Crédit image: imgoat

Étape 12: Logiciels et bibliothèques

Tout d'abord, téléchargez le code ci-joint. Téléchargez ensuite les bibliothèques suivantes et installez-les.

1. Bibliothèque Adafruit INA219

2. Bibliothèque Adafruit SSD1306

3. DallasTempérature

Après avoir installé toutes les bibliothèques, définissez la carte et le port COM corrects, puis téléchargez le code.

Étape 13: Tests finaux

Pour tester la carte, j'ai connecté une batterie 12V en source et une LED 3W en charge.

La batterie est connectée à la borne à vis sous l'Arduino et la LED est connectée à la borne à vis sous l'INA219. La batterie LiPo est connectée à la borne à vis bleue, puis allume le circuit à l'aide de l'interrupteur à glissière.

Vous pouvez voir tous les paramètres affichés sur l'écran OLED.

Les paramètres de la première colonne sont

1. Tension

2. Actuel

3. Puissance

Les paramètres de la deuxième colonne sont

1. Énergie

2. Capacité

3. Température

Pour vérifier la précision, j'ai utilisé mon multimètre et un testeur comme indiqué ci-dessus. La précision est proche d'eux. Je suis vraiment satisfait de ce gadget de poche.

Merci d'avoir lu mon Instructable. Si vous aimez mon projet, n'oubliez pas de le partager. Les commentaires et retours sont toujours bienvenus.