Module de mesure de puissance DIY pour Arduino : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Bonjour à tous, j'espère que vous allez bien ! Dans ce instructable, je vais vous montrer comment j'ai fait ce module de wattmètre/wattmètre à utiliser avec une carte Arduino. Ce wattmètre peut calculer la puissance consommée par et la charge CC. En plus de la puissance, ce module peut également nous donner des lectures précises de la tension et du courant. Il peut facilement mesurer des tensions basses (environ 2V) et des courants faibles, aussi bas que 50 mA avec une erreur ne dépassant pas 20mA. La précision dépend du choix des composants en fonction de vos besoins.

Fournitures

• IC LM358 double OP-AMP
• Base IC à 8 broches
• Résistance shunt (8,6 milliOhms dans mon cas)
• Résistances: 100K, 10K, 2,2K, 1K (1/2 watt)
• Condensateurs: 3 * 0,1 uF condensateurs en céramique
• Veroboard ou zero board
• Bornes à vis
• Fer à souder et soudure
• Arduino Uno ou toute autre carte compatible
• Affichage OLED
• Connexion des fils de barde

Étape 1: Rassembler les composants requis

Ce projet utilise des composants très simples et faciles à obtenir: ils comprennent des résistances, des condensateurs en céramique, un amplificateur opérationnel et une carte de prototypage.

Le choix et la valeur des composants dépendent du type d'application et de la plage de puissance que vous souhaitez mesurer.

Étape 2: Le principe de fonctionnement

Le fonctionnement du module de puissance est basé sur deux concepts de la théorie des circuits et de l'électricité de base: Le concept de diviseur de tension pour la mesure de la tension d'entrée et la loi d'Ohm pour calculer le courant circulant dans le circuit. Nous utilisons une résistance shunt pour créer une très faible chute de tension à ses bornes. Cette chute de tension est proportionnelle à la quantité de courant circulant dans le shunt. Cette petite tension lorsqu'elle est amplifiée par un amplificateur opérationnel peut être utilisée comme entrée d'un microcontrôleur qui peut être programmé pour nous donner la valeur actuelle. L'amplificateur opérationnel est utilisé comme un amplificateur non inverseur où le gain est déterminé par les valeurs de la rétroaction résistance R2 et R1. L'utilisation de la configuration non inverseuse nous permet d'avoir une masse commune comme référence de mesure. Pour cela, le courant est mesuré sur le côté bas du circuit. Pour mon application, j'ai choisi un gain de 46 en utilisant une résistance de 100K et 2,2K comme réseau de retour. La mesure de tension se fait en utilisant un circuit diviseur de tension qui divise la tension d'entrée proportionnellement au réseau de résistances utilisé.

La valeur de courant de l'OP-Amp et la valeur de tension du réseau diviseur peuvent être transmises à deux entrées analogiques de l'arduino afin que nous puissions calculer la puissance consommée par une charge.

Étape 3: Rassembler les pièces

Commençons la construction de notre module de puissance en décidant de la position des bornes à vis pour la connexion d'entrée et de sortie. Après avoir marqué les positions appropriées, nous soudons les bornes à vis et la résistance shunt en place.

Étape 4: Ajout des pièces pour le réseau de détection de tension

Pour la détection de tension d'entrée, j'utilise un réseau diviseur de tension de 10K et 1K. J'ai également ajouté un condensateur de 0,1 uF à travers la résistance 1K pour lisser les tensions. Le réseau de détection de tension est soudé près de la borne d'entrée

Étape 5: Ajout des composants pour le réseau Current Sense

Le courant est mesuré en calculant et en amplifiant la chute de tension aux bornes de la résistance shunt avec un gain prédéfini défini par le réseau de résistances. Le mode d'amplification non inverseur est utilisé. Il est souhaitable de garder les traces de soudure petites afin d'éviter une chute de tension indésirable.

Étape 6: Terminer les connexions restantes et terminer la construction

Avec les réseaux de détection de tension et de courant connectés et soudés, il est temps de souder les broches mâles de l'en-tête et d'effectuer les connexions nécessaires des sorties d'alimentation et de signal. Le module sera alimenté par la tension de fonctionnement standard de 5 volts que l'on peut facilement obtenir à partir d'une carte arduino. Les deux sorties de détection de tension seront connectées aux entrées analogiques de l'arduino.

Étape 7: connexion du module avec Arduino

Le module étant terminé, il est enfin temps de le connecter à un Arduino et de le faire fonctionner. Pour voir les valeurs, j'ai utilisé un écran OLED qui utilisait le protocole I2C pour communiquer avec l'arduino. Les paramètres affichés à l'écran sont Tension, Courant et Puissance.

Étape 8: Code de projet et schéma de circuit

J'ai joint le schéma de circuit et le code du module d'alimentation dans cette étape (Auparavant, j'avais joint les fichiers.ino et.txt contenant le code, mais une erreur de serveur a rendu le code inaccessible ou illisible pour les utilisateurs, j'ai donc écrit l'intégralité code dans cette étape. Je sais que ce n'est pas une bonne façon de partager le code:(). N'hésitez pas à modifier ce code en fonction de vos besoins. J'espère que ce projet vous a été utile. Veuillez partager vos commentaires dans les commentaires. Bravo !

#comprendre

#comprendre

#comprendre

#comprendre

#define OLED_RESET 4 Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

valeur flottante=0;

courant flottant=0;

tension flottante=0;

puissance flottante=0;

void setup() {

pinMode (A0, ENTREE);

pinMode (A1, ENTREE);

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // initialiser avec l'adresse I2C 0x3C (pour le 128x32) display.display();

retard (2000);

// Efface le tampon.

display.clearDisplay();

display.setTextSize(1);

display.setCursor(0, 0);

display.setTextColor(BLANC);

Serial.begin(9600); // Pour voir les valeurs sur le moniteur série

}

boucle vide() {

// prendre la moyenne pour des lectures stables

for(int i=0;i<20;i++) {

courant=courant + lecture analogique(A0);

tension=tension + lecture analogique(A1); }

courant=(courant/20); courant=courant * 0,0123 * 5,0; // valeur d'étalonnage, à modifier en fonction des composants utilisés

tension=(tension/20); tension=tension* 0,0508 * 5,0; // valeur d'étalonnage, à modifier en fonction des composants utilisés

puissance= tension*courant;

//impression des valeurs sur le moniteur série

Serial.print (tension);

Serial.print(" ");

Serial.print(current);

Serial.print(" ");

Serial.println(puissance);

// impression des valeurs sur l'écran OLED

display.setCursor(0, 0);

display.print("Tension: ");

display.print(tension);

display.println("V");

display.setCursor(0, 10);

display.print("Courant: ");

display.print(current);

display.println("A");

display.setCursor(0, 20);

display.print("Puissance: ");

display.print(puissance);

display.println("W");

display.display();

retard (500); // taux de rafraîchissement défini par le délai

display.clearDisplay();

}