Petit compteur V/A avec INA219 : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Vous en avez assez de rebrancher votre multimètre lorsque vous souhaitez mesurer à la fois la tension et le courant sur un petit projet ? Le petit compteur V/A est l'appareil qu'il vous faut !

Le capteur de courant côté haut INA219 n'a rien de nouveau. Il existe de nombreux bons projets qui utilisent sa capacité à mesurer à la fois le courant et la tension sur une charge. À l'origine, je me suis inspiré du youtuber Julian Ilett et de sa vidéo "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor". Mais je voulais un compteur compact avec une interface simple et un boîtier imprimé en 3D - j'ai donc décidé de le fabriquer moi-même.

A propos du capteur INA219:

L'INA219 est capable de mesurer ±3,2A avec une résolution de 0,1mA. Il le fait en mesurant la chute de tension sur la résistance de 0,1 ohm sur le PCB. Le capteur introduira donc une très faible chute de tension mais seulement 320 mV dans le pire des cas (3,2A). Par exemple, à 100 mA, la chute n'est que de 10 mV. Si vous le souhaitez, il est possible de changer la résistance pour obtenir une plage ou une résolution plus élevée. En même temps, le capteur mesure également la tension du bus avec une résolution de 4 mV. D'après mon expérience, les lectures de tension sont très précises. La précision des lectures actuelles dépend de la résistance réelle de votre résistance. Ils ont généralement une tolérance de 1% (mais vous ne devez pas faire confiance aux tableaux d'eBay bon marché). Je pense qu'il devrait être possible de calibrer les résultats si vous connaissez la valeur précise de la résistance. Mais je n'ai pas approfondi cela car la précision a été assez bonne pour mes besoins. Le capteur a différents réglages de gain - ceux-ci n'affecteront pas la résolution mais aident à réduire le bruit dans les plages basses.

Caractéristiques du Tiny V/A Meter:

• Peut être alimenté par USB ou par l'entrée d'alimentation.

  • Lorsqu'elle est fournie par USB, l'alimentation d'entrée peut aller de 0 à 26 V. Seul le courant de fuite du capteur affecte la puissance d'entrée. Bien si vous voulez vérifier la capacité d'une batterie.
  • Lorsqu'il est alimenté par une entrée d'alimentation, cela peut aller de 4 à 15 V. (Limites du régulateur de tension arduino).
  • L'entrée sélectionnée est détectée au démarrage ou au changement et affichera un message de plage à l'utilisateur.
• Peut afficher la tension, le courant, la puissance et le mAh simultanément.
• mAh peut être réinitialisé.
• Interface à un bouton avec appui court/long.
• Sélectionnez les gammes INA219: 26V/3,2A, 26V/1A ou 16V/0,4A.
• Sélectionnez le taux d'échantillonnage 100, 200, 500 ou 1000 ms.
• Activer/désactiver la veille du capteur pour réduire le courant de fuite dans le capteur.
• Les paramètres sont stockés dans l'EEPROM et rechargés au démarrage

• Interface série

  • Imprime les résultats en série. Peut être utilisé pour la journalisation.
  • Modifier les paramètres avec des commandes série

Fournitures

1x Arduino Nano - exemple Arduino Nano eBay

1x carte de capteur INA219 - Exemple d'eBay de carte de capteur violet INA219

1x OLED 0.96" I2C 128X64 4 broches - OLED 0.96" Bleu I2C exemple eBay

1x Interrupteur tactile capacitif TTP223 - Exemple eBay de bouton tactile capacitif TTP223

1x support de prise d'alimentation femelle - Exemple d'eBay de montage de trou de prise d'alimentation femelle

1x prise d'alimentation mâle - Prise d'alimentation mâle avec bornes à vis exemple eBay ou prise d'alimentation mâle avec bornes Push exemple eBay

1x interrupteur à glissière 2 positions 6 broches - Interrupteur à glissière 6 broches exemple eBay

Fils

1x connecteur mâle 5 broches (en option) - en-têtes à 2,54 broches mâles, exemple eBay

1x connecteur femelle 5 broches (en option) - Jeu de connecteurs Dupont exemple eBay ou connecteur à une rangée 2,54 5 broches exemple eBay

Tube thermorétractable (facultatif)

Outils:

Fer à souder

Imprimante 3D (si vous voulez le boîtier imprimé en 3D)

Pistolet à colle

Étape 1: Schémas

J'ai fait deux versions des schémas. Un traditionnel et un basé sur l'image. Les connexions sont identiques, vous pouvez donc utiliser ce que vous préférez.

La description

L'écran OLED et le capteur INA219 utilisent tous deux I2C, ils ont donc besoin de SDA et SCL connectés à A4 et A5.

La sortie du capteur tactile capacitif, nous allons nous connecter à D2 pour l'entrée.

L'interrupteur à glissière a 6 broches - deux rangées de 3 broches. Une rangée sera utilisée pour connecter l'entrée d'alimentation à Vin sur l'Arduino. L'autre rangée connectera D6 à la terre. En utilisant le pull-up interne sur D6, l'Arduino pourra voir s'il est connecté ou non à la mise sous tension de Vin.

Enfin, nous acheminons le connecteur positif de l'entrée d'alimentation (prise d'alimentation femelle) à travers l'INA219 vers la sortie positive (prise d'alimentation mâle). C'est ainsi que le capteur est capable de mesurer le courant qui le traverse.

Étape 2: Impression du boîtier

L'étui se compose d'une boîte et d'un couvercle. Les deux devraient être faciles à imprimer et la plupart des imprimantes sont capables de les imprimer sans support. Mais vous pouvez ajouter un support si vous le souhaitez.

Une fois terminé, les deux parties s'emboîtent. Si vous faites très attention, vous pourrez l'ouvrir à nouveau. Mais les deux verrous à ressort sont un peu fragiles et peuvent se casser si vous ne faites pas attention.

Pas d'imprimante 3D ?

Si vous n'avez pas accès à une imprimante 3D, je suis sûr qu'il est possible de faire un autre boîtier. Vous pouvez acheter une mallette/boîte de projet en plastique ou en aluminium. Ou vous pouvez fabriquer vous-même quelque chose en bois ou en carton. Sois créatif!

Étape 3: Assemblage du couvercle

Le couvercle contient l'écran OLED et le bouton tactile capacitif. Souder les fils sur les composants avant de les coller en place avec un pistolet à colle. Méfiez-vous de l'écran OLED - parfois le verre est monté de travers sur le PCB. Alignez-le donc avant de le coller en place. Si vous avez un connecteur à 5 broches, ajoutez-le aux fils. Si vous ne le faites pas, il est toujours possible de câbler l'écran et le bouton directement à l'Arduino - mais c'est un peu plus difficile à travailler.

Étape 4: Assemblage de la boîte principale

Montez la prise d'alimentation femelle et l'interrupteur à glissière et vissez-les en place. Si vous ne trouvez pas de petites vis adaptées à l'interrupteur, vous pouvez simplement le coller en place. Je pense que j'ai eu le mien d'un vieux lecteur de DVD que j'ai démonté:)

Retirez les broches et les connecteurs de l'INA219 (s'il est monté) il n'y a pas assez d'espace pour cela dans la boîte. Puis câblez entièrement l'Arduino et l'INA219 avant de les coller en place dans le boitier. Ajoutez à nouveau le connecteur à 5 broches si vous l'avez - ou connectez-le simplement directement au couvercle.

Terminez ensuite le câblage de l'interrupteur et des prises d'alimentation. Sur l'interrupteur à glissière, soudez les fils aux deux broches les plus proches de la prise d'alimentation femelle sur les deux rangées. De cette façon, vous pouvez faire glisser le commutateur vers l'USB pour sélectionner l'alimentation USB. Et faites glisser le commutateur vers l'entrée pour la puissance d'entrée. Facile à retenir!

Ne fermez pas encore l'affaire ! Il est préférable de tester d'abord que tout fonctionne.

Étape 5: Programmation de l'Arduino

Si vous n'avez pas déjà installé l'IDE Arduino, obtenez-le sur arduino.cc

Vous devez également installer les deux bibliothèques U8g2 et Adafruit INA219. Les deux sont disponibles dans le gestionnaire de bibliothèque. Pour Adafruit INA219, assurez-vous d'obtenir la version 1.0.5 - les versions les plus récentes nécessitent des bibliothèques et une mémoire flash supplémentaires, mais ne fournissent aucune fonctionnalité supplémentaire pour le moment.

Ensuite, obtenez le code source joint dans ce Instructable (Tiny-VA-Meter.ino et FlashMem.h) ou obtenez la dernière version de mon GitHub Tiny-VA-Meter Git. Ouvrez maintenant Tiny-VA-Meter.ino avec l'IDE Arduino.

Connectez le Tiny V/A Meter à votre ordinateur avec un câble USB.

Dans les outils, sélectionnez Carte: "Arduino Nano", Processeur: "ATmega328P" et le bon port. Vous devrez peut-être changer le processeur en "ATmega328P (ancien chargeur de démarrage)" en fonction de votre arduino. Si vous avez des erreurs de communication, essayez-le.

Appuyez sur le bouton de téléchargement et attendez qu'il soit terminé.

Étape 6: Testez que tout fonctionne

Avant de fermer le boîtier, c'est une bonne idée de vérifier que tout est correctement connecté. Vous pouvez suivre ces étapes pour vérifier tous les composants:

1. À partir de l'alimentation USB, l'écran doit s'allumer et afficher les lectures (indépendamment de la position de l'interrupteur à glissière).

2. Vérifiez que vous pouvez changer de menu en appuyant sur le bouton.

3. Mettez l'entrée sous tension et vérifiez que le compteur affiche la tension correcte.

4. Essayez de déplacer l'interrupteur à glissière et vérifiez que le compteur affiche les messages de plage.

5. Vous pouvez maintenant essayer de régler l'interrupteur à glissière sur l'alimentation d'entrée et déconnecter l'USB. Le compteur devrait toujours fonctionner.

6. Enfin, vous devriez pouvoir connecter une charge ou un appareil à la sortie et vérifier que le capteur lit la consommation de courant.

Si toutes ces étapes ont réussi, votre compteur devrait fonctionner parfaitement ! Vous pouvez maintenant enclencher le couvercle en place !

Étape 7: Apprenez à naviguer dans le menu

Lors du démarrage, le compteur commencera par afficher la plage d'entrée disponible en fonction de la position de l'interrupteur à glissière: "Plage d'entrée: 0-26V 3.2A" ou "Plage d'entrée: 4-15V 3.2A". Le message ne s'affichera que pendant quelques secondes, mais vous pouvez l'ignorer en appuyant brièvement. Si l'interrupteur à glissière est modifié après le démarrage, un nouveau message apparaîtra à nouveau pendant quelques secondes.

Bref vous naviguez par appui court et sélectionnez par appui long (1 sec).

Le compteur a 3 pages principales: affichage V/A, affichage V/A/W/Ah et réglages. Un appui court sur le bouton permet de passer d'une page à l'autre.

Sur la page V/A/W/Ah, vous pouvez réinitialiser mAh avec un appui long.

Sur la page des paramètres, vous pouvez entrer les paramètres avec un appui long. Maintenant, vous pouvez à nouveau naviguer entre les différents paramètres avec un appui court. Les paramètres disponibles sont « Plage du capteur », « Taux de rafraîchissement » et « Veille du capteur ». Vous basculez chaque paramètre en appuyant longuement. Lors de la navigation au-delà du dernier réglage, le compteur revient au menu d'affichage V/A.

Étape 8: Utilisation de l'interface série

Lorsqu'il est connecté à un PC avec USB, vous pouvez utiliser le moniteur série Arduino (ou un autre terminal) pour communiquer avec le Tiny V/A Meter. Il utilise le débit en bauds 115200.

Avec le taux d'échantillonnage sélectionné, le compteur transmettra toutes les lectures en série et vous pouvez facilement les lire dans le terminal.

Mais vous pouvez également modifier les paramètres du Tiny V/A Meter avec des commandes série. Assurez-vous de sélectionner "Nouvelle ligne" comme fin de ligne.

Toute commande invalide affichera le menu d'aide:

Commandes: - reset (reset mAh)

- lire (Répondre avec les derniers résultats)

- log x (Tx automatique des échantillons - x peut être activé ou désactivé)

- sleep x (INA219 sleep entre les échantillons - x peut être activé ou désactivé)

- rafraîchir x (définir l'écran et le taux de rafraîchissement série. x peut être 100, 200, 500 ou 1000)

- gamme x (Régler la gamme INA219. x peut être 0 pour 3.2A, 1 pour 1A ou 2 pour 0.4A)

Par exemple, tapez "refresh 1000" pour changer le taux d'échantillonnage à 1 seconde. Ou tapez « se déconnecter » pour désactiver les transmissions automatiques des résultats. Le compteur répondra par "OK" en cas de succès.

Étape 9: Terminé

Maintenant, utilisez-le pour mesurer quelque chose d'amusant:)

J'ai essayé d'ajouter toutes les fonctionnalités que je trouve utiles. Mais n'hésitez pas à faire vos propres modifications. Et n'hésitez pas à partager si vous êtes en mesure d'apporter des améliorations impressionnantes au Tiny V/A Meter !

Mise à jour du 14/06-2020: pilote modifié et ajout de fonctionnalités supplémentaires ! Pas encore couvert par ce guide - mais vous pouvez le vérifier sur mon GitHub.