ARDUINO ENERGY METER: 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

[Նվագարկել տեսանյութը]

Ես պատկանում եմ Հնդկաստանի Օդիշա գյուղին, որտեղ հաճախակի անջատումը շատ տարածված է: Դա խոչընդոտում է յուրաքանչյուրի կյանքը: Իմ մանկության օրերին մայրամուտից հետո ուսումը շարունակելը իսկական մարտահրավեր էր: Այս խնդրի պատճառով ես փորձնական հիմունքներով նախագծեցի արևային համակարգ իմ տան համար: Ես օգտագործել եմ 10 Վտ հզորությամբ արևային վահանակ ՝ 6 Վ լույսի ներքո ՝ մի քանի լուսավոր LED լուսավորելու համար: Բազում դժվարությունների հանդիպելուց հետո նախագիծը հաջողվեց: Հետո որոշեցի վերահսկել համակարգում ներգրավված լարումը, հոսանքը, հզորությունը և էներգիան: Սա բերեց ԷՆԵՐԳԵՏԻԿՅԱՆ ՄԵՏԱՐԻ նախագծման գաղափարը: Ես օգտագործեցի ARDUINO- ն որպես այս նախագծի հիմքը, քանի որ նրա IDE- ում շատ հեշտ է գրել կոդը, և ինտերնետում առկա են հսկայական թվով բաց կոդերի գրադարաններ, որոնք կարող են օգտագործվել ըստ պահանջ. Ես փորձարկել եմ նախագիծը շատ փոքր գնահատված (10 Վտ) արևային համակարգի համար, բայց դա հեշտությամբ կարող է փոփոխվել `ավելի բարձր գնահատման համակարգի համար օգտագործելու համար:

Իմ բոլոր նախագծերը կարող եք գտնել այստեղ ՝

Առանձնահատկություն. Էներգիայի մոնիտորինգ 1. LCD էկրանով 2. ինտերնետի միջոցով (Xively վերբեռնում) 3. SD քարտի տվյալների մուտքագրում

Դուք կարող եք տեսնել իմ նոր ուսանելի ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (Version-3.0)

Նաև կարող եք տեսնել իմ մյուս հրահանգները

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (տարբերակ 2.0)

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (տարբերակ 1)

Քայլ 1: Պահանջվող մասեր

1. ARDUINO UNO (Ամազոն) 2. ARDUINO ETHERNET SHIELD (Ամազոն)

3. 16x2 CHARACTER LCD (Amazon)

4. ACS 712 ԸՆԹԱԻԿ ՍԵՆՍՈՐ (Ամազոն) 4. ԴԻՄԱԴԻՐՆԵՐ (10k, 330ohm) (Ամազոն) 5. 10 Կ ՊՈՏԵՆՍԻՈՄԵՏՐ (Ամազոն) 6. JUMPER WIRES (Ամազոն) 7. ETHERNET CABLE (Ամազոն) 8. ՀԱREԻ տախտակ (Amazon)

Քայլ 2: Ուժ և էներգիա

Էլեկտրաէներգիա ՝ լարման (վոլտ) և ընթացիկ (ամպեր) P = VxI Հզորության միավորը Watt կամ KW Էներգիա. Էներգիան ուժի (վտ) և ժամանակի (ժամ) արտադրանք է E = Pxt էներգիայի միավորը ՝ Վտ ժամ կամ կիլովատ Ourամ (կՎտժ) Վերը նշված բանաձևից պարզ է դառնում, որ էներգիան չափելու համար մեզ անհրաժեշտ են երեք պարամետրեր 1. Լարման 2. Ընթացիկ 3. Timeամանակ

Քայլ 3. Լարման չափում

Լարման չափումը կատարվում է լարման բաժանարար սխեմայի օգնությամբ: Քանի որ ARDUINO անալոգային կապի մուտքային լարումը սահմանափակվում է 5 Վ -ով, ես նախագծեցի լարման բաժանարարը այնպես, որ դրանից ելքային լարումը պետք է լինի 5 Վ -ից պակաս: Իմ մարտկոցը, որն օգտագործվում է պահելու համար արևային վահանակից ստացվող էներգիան գնահատվում է 6v, 5.5Ah: Այսպիսով, ես պետք է հրաժարվեմ այս 6.5v- ից մինչև 5V- ից ցածր լարման: Ես օգտագործել եմ R1 = 10k և R2 = 10K: R1- ի և R2- ի արժեքը կարող է լինել ավելի ցածր, բայց խնդիրն այն է, որ երբ դիմադրությունը ցածր է, դրանով ավելի մեծ հոսանք է անցնում, որի արդյունքում մեծ քանակությամբ էներգիա (P = I^2R) ցրվում է ջերմության տեսքով: Այսպիսով, տարբեր դիմադրության արժեքներ կարող են ընտրվել, բայց պետք է ուշադրություն դարձնել, որպեսզի նվազեցվի դիմադրության ամբողջ ուժի կորուստը: Vout = R2/(R1+R2)*Vbat Vbat = 6.5 ամբողջովին լիցքավորված R1 = 10k և R2 = 10k Vout = 10/(10+10)*6.5 = 3.25v որը ցածր է 5 վ -ից և հարմար է ARDUINO անալոգային քորոցին ցուցադրել են 9 վոլտ մարտկոց ՝ մալուխային տախտակի մեջ, օրինակ ՝ լարերը միացնելու համար: Բայց իրական մարտկոցը, որը ես օգտագործել եմ, 6 վոլտ, 5.5Ah կապարաթթու մարտկոց է: Լարման չափաբերում. Երբ մարտկոցը լիցքավորված լինի (6.5 վ), մենք կստանանք a Vout = 3.25v և ցածր արժեք մարտկոցի այլ ցածր լարման դեպքում: AEDUINO ADC- ը անալոգային ազդանշանը փոխակերպում է համապատասխան թվային մոտարկման: Երբ մարտկոցի լարումը 6.5 վ է, ես ստացել եմ 3.25 վ լարման բաժանարարից, իսկ սերիական մոնիտորում ՝ 1 = 696, որտեղ sample1- ը ADC արժեքն է 3.25 վ: Ավելի լավ հասկանալու համար ես իրական ժամանակի մոդելավորումը կցել եմ 123D- ով: լարման չափման սխեմա. 3.25 վ համարժեք 696 1 -ին համարժեք է 3.25/696 = 4.669 մվ Vout = (4.669*նմուշ 1)/1000 վոլտ Մարտկոցի փաստացի լարումը = (2*Vout) վոլտ ԴԱՐԴՈINԻՆՈ ԿՈԴ. // լարման բաժանարարից 150 նմուշ վերցնել 2 վրկ ընդմիջումով այնուհետև միջինացրեք (int i = 0; i <150; i ++) համար հավաքված տվյալների օրինակները {sample1 = sample1+analogRead (A2); // կարդալ լարումը բաժանարարի միացման հետաձգումից (2); } sample1 = sample1/150; լարման = 4.669*2*նմուշ 1/1000;

Քայլ 4: Ընթացիկ չափում

Ընթացիկ չափման համար ես օգտագործել եմ Hall Effect ընթացիկ սենսորը ACS 712 (20 Ա): Շուկայում առկա են տարբեր ընթացիկ տիրույթի ACS712 սենսորներ, այնպես որ ընտրեք ըստ ձեր պահանջի: Հացի տախտակի դիագրամում ես LED- ն ցույց եմ տվել որպես բեռ, սակայն իրական բեռը տարբեր է: ԱՇԽԱՏԱՆՔԻ ՍԿINԲՈՆՔ. Հոլի էֆեկտը լարման տարբերության (սրահի լարման) արտադրությունն է էլեկտրական հաղորդիչի միջով, որը հոսանքի էլեկտրական հոսանքի լայնակի է և հոսանքին ուղղահայաց մագնիսական դաշտ: Hall Effect սենսորի մասին ավելին իմանալու համար կտտացրեք այստեղ ACS 712 սենսորի տվյալների թերթիկը գտնվում է այստեղ Տվյալների թերթիկից 1. ACS 712 չափել դրական և բացասական 20Amps ՝ համապատասխան 100mV/A անալոգային ելքին: 2. Ելքային լարման միջոցով փորձարկման հոսանք չկա VCC/2 = 5v/2 = 2.5VCalibration: Անալոգային ընթերցումը արտադրում է 0-1023 արժեք ՝ հավասար 0v- ից մինչև 5v: Այսպիսով, անալոգային ընթերցում 1 = (5/1024) V = 4.89 մվ Արժեք = = (4.89*Անալոգային ընթերցման արժեք)/ 1000 Վ Բայց, ըստ տվյալների թերթերի, օֆսեթը 2.5 Վ է (Երբ ընթացիկ զրոյից սենսորի ելքից կստանաք 2.5 Վ) Փաստացի արժեքը = (արժեք-2.5) Վ Ընթացիկ ամպերում = փաստացի արժեքը*10 ԱՐԴՈINԻՆՈ ԿՈԴ ՝ // վերցնելով 150 նմուշ 2 վայրկյան ընդմիջումով սենսորներ, այնուհետև միջինացված (նմուշների համար հավաքված տվյալների (int i = 0; i <150; i ++) համար {sample2+= analogRead (A3); // կարդալ սենսորի ուշացումից հոսանքը (2); } sample2 = sample2/150; val = (5.0*նմուշ 2)/1024.0; փաստացի = val-2.5; // օֆսեթ լարումը 2.5 վ ամպեր է = փաստացի*10;

Քայլ 5: Timeամանակի չափում

Measurementամանակի չափման համար արտաքին սարքավորումների կարիք չկա, քանի որ ARDUINO- ն ինքն է ներկառուցված ժամաչափ: The millis () գործառույթը վերադարձնում է միլիվայրկյանների թիվը, քանի որ Arduino- ի տախտակը սկսել է գործարկել ընթացիկ ծրագիրը: ԱՐԴՈINԻՆՈ ԿՈԴ ՝ երկար milisec = millis (); // ժամանակը հաշվել միլիվայրկյաններով երկար ժամանակ = միլիսեկ/1000; // միլիվայրկյանների փոխակերպում վայրկյանների

Քայլ 6. Ինչպես է ARDUINO- ն հաշվարկում էներգիան և էներգիան

totamps = totamps+amps; // հաշվարկել ընդհանուր ամպեր avgamps = totamps/ժամանակ; // միջին amps amphr = (avgamps*ժամանակ)/3600; // ամպ-ժամ վտ = լարում*ամպեր; // հզորություն = լարման*ընթացիկ էներգիա = (վտ*ժամանակ)/3600; Watt-sec- ը կրկին փոխակերպվում է Watt-Hr- ի ՝ բաժանելով 1 ժամ (3600 վրկ) // էներգիա = (վտ*ժամանակ)/(1000*3600); կՎտժ -ով կարդալու համար

Քայլ 7: Տեսողական արդյունք

Բոլոր արդյունքները կարող են արտացոլվել սերիական մոնիտորի կամ LCD- ի միջոցով: Ես օգտագործել եմ 16x2 նիշանի LCD ՝ նախորդ քայլերում ձեռք բերված բոլոր արդյունքները ցուցադրելու համար: Սխեմաների համար տե՛ս վերևում ներկայացված հացի տախտակը: Միացրեք LCD- ը ARDUINO- ի հետ, ինչպես տրված է ստորև. LCD -> Arduino 1. VSS -> Arduino GND 2. VDD - > Arduino + 5v 3. VO -> Arduino GND քորոց + դիմադրություն կամ պոտենցիոմետր 4. RS -> Arduino կապ 8 5. RW -> Arduino կապ 7 6. E -> Arduino կապ 6 7. D0 -> Arduino -Միացված չէ 8 D1 -> Arduino -Միացված չէ 9. D2 -> Arduino -Միացված չէ 10. D3 -> Arduino -Միացված չէ 11. D4 -> Arduino pin 5 12. D5 -> Arduino pin 4 13. D6 -> Arduino pin 3 14. D7 -> Arduino pin 2 15. A -> Arduino Pin 13 + Resistor (Backlight power) 16. K -> Arduino GND (Backlight ground) ARDUINO CODE: For Serial Monitor:

Serial.print ("VOLTAGE:"); Serial.print (լարման); Serial.println («Վոլտ»); Serial.print ("CURRENT:"); Serial.print (amps); Serial.println («Ամպեր»); Serial.print ("POWER:"); Serial.print (watt); Serial.println ("Watt"); Serial.print («ԷՆԵՐԳԻԱ սպառվում է.»); Serial.print (էներգիա); Serial.println («Վատ-ժամ»); Serial.println (""); // պարամետրերի հաջորդ հավաքածուները տպել դատարկ գծի հետաձգումից հետո (2000 թ.); LCD- ի համար. LequidCrystal գրադարանի մասին ավելին իմանալու համար կտտացրեք այստեղ LCD ձեռնարկի համար clickhere Ստորև բերված ծածկագիրը LCD- ում էներգիայի և էներգիայի ամբողջ հաշվարկը ցուցադրելու ձևաչափ է #ներառել LCD (8, 7, 6, 5, 4, 3, 2); int backLight = 9; void setup () {pinMode (backLight, OUTPUT); // սահմանել PIN 9 -ը որպես ելքային analogWrite (backLight, 150); // վերահսկում է լուսավորության լուսավորության ինտենսիվությունը 0-254 լք. սկիզբը (16, 2); // սյուներ, տողեր: ցուցադրման չափը lcd.clear (); // մաքրել էկրանը} void loop () {lcd.setCursor (16, 1); // սահմանել կուրսորը ցուցադրման հաշվից դուրս lcd.print (""); // տպել դատարկ նիշերի հետաձգում (600); ////////////////////////////////////////// տպել հզորություն և էներգիա LCD էկրանին/ //////////////////////////////////////////////// lcd.setCursor (1, 0); // կուրսորը սահմանել 1 -ին սյունակում և 1 -ին տողում lcd.print (watt); lcd.print ("W"); lcd.print (լարման); lcd.print ("V"); lcd.setCursor (1, 1); // կուրսորը սահմանել 1 -ին սյունակում և 2 -րդ շարքում lcd.print (էներգիա); lcd.print («WH»); lcd.print (ամպեր); lcd.print ("A"); }

Քայլ 8: Տվյալների վերբեռնում Xively.com

Տե՛ս վերը նշված սքրինշոթերը `ավելի լավ լինելու համար: xively.com- ում տվյալների վերբեռնման համար առաջին գրադարանը պետք է ներբեռնվի HttpClient: կտտացրեք այստեղ Xively: կտտացրեք այստեղ SPI: Ներմուծում arduino IDE- ից (ուրվագիծ -> գրադարան ներմուծել…..) Ethernet: Ներմուծում arduino- ից IDE ((ուրվագիծ -> գրադարան ներմուծել…..) Բացեք հաշիվ https://xively.com- ով (նախկինում ՝ pachube.com և cosm.com) Գրանցվեք անվճար ծրագրավորողի հաշվի համար ՝

Ընտրեք օգտվողի անուն, գաղտնաբառ, նշեք ձեր հասցեն և ժամային գոտին և այլն: Դուք կստանաք հաստատման նամակ

ապա կտտացրեք ակտիվացման հղմանը `ձեր հաշիվը ակտիվացնելու համար: Հաշիվը հաջողությամբ բացելուց հետո դուք կշեղվեք դեպի devicesարգացման սարքերի էջ

• Կտտացրեք +Ավելացնել սարքի վանդակին
• Անվանեք ձեր սարքին և նկարագրությունը (օրինակ ՝ ԷՆԵՐԳԵՏԻԿԱՅԻ ՄՈՆԻՏՈՐԻՆԳ) ·
• Ընտրեք անձնական կամ հանրային տվյալներ (ես ընտրում եմ մասնավոր) ·
• Կտտացրեք Ավելացնել սարքը

Սարքը ավելացնելուց հետո դուք կուղղվեք նոր էջ, որտեղ կան շատ կարևոր տեղեկություններ

• Ապրանքի ID, Ապրանքի գաղտնիք, սերիական համար, ակտիվացման կոդ ·
• Feed ID, FeedURL, API End Point (Feed ID- ն օգտագործվում է ARDUINO ծածկագրում)
• Ավելացնել ալիքներ (IChoose ENERGY և POWER, բայց կարող եք ընտրել ըստ ձեր ընտրության) Պարամետրի համար տվեք միավոր և խորհրդանիշ ·
• Ավելացրեք ձեր տեղը ·
• API ստեղներ (օգտագործվում են ARDUINO կոդի մեջ, խուսափեք այս համարը կիսելուց) ·
• Գործարկիչներ (պինգ -ակնարկ էջ, երբ իրադարձություն է տեղի ունենում, ինչպես երբ էներգիայի սպառումը գերազանցում է որոշակի սահմանը)

Քայլ 9. Xively և ARDUINO ծածկագիր

Այստեղ ես կցեցի էներգիայի հաշվիչի ամբողջական ծածկագիրը (բետա տարբերակ) `առանց SD քարտի տվյալների գրանցման, որը առանձին կցվում է հաջորդ քայլին: / ** Էներգիայի մոնիտորինգի տվյալները վերբեռնեք xively **/ #include #include #include #include #define API_KEY «xxxxxxxx» // Մուտքագրեք ձեր Xively API բանալին #սահմանեք FEED_ID xxxxxxxxx // մուտքագրեք ձեր Xively feed ID // MAC հասցեն ձեր համար Ethernet վահան բայթ mac = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED}; // Անալոգային քորոց, որը մենք վերահսկում ենք (0 և 1 -ը օգտագործվում են Ethernet վահանի կողմից) int sensorPin = 2; անստորագիր երկար lastConnectionTime = 0; // վերջին անգամ մենք միացանք Cosm const անստորագիր long connectionInterval = 15000; // մի քանի վայրկյան Cosm- ին միանալու միջև ուշացում // Initialize the Cosm գրադարան // Սահմանեք տողը մեր datastream ID char sensorId = "POWER"; char sensorId2 = "ԷՆԵՐԳԵՏԻԿԱ"; XivelyDatastream տվյալների հաղորդումներ = {XivelyDatastream (sensorId, strlen (sensorId), DATASTREAM_FLOAT), XivelyDatastream (sensorId2, strlen (sensorId2), DATASTREAM_FLOAT), DATASTREAM_FLOAT),}; // Փաթեթավորեք տվյալների հոսքը XivelyFeed հոսքի մեջ (FEED_ID, datastreams, 2/ * շարք datastreams */); EthernetClient հաճախորդ; XivelyClient xivelyclient (հաճախորդ); void setup () {Serial.begin (9600); Serial.println («Inանցի սկզբնավորում»); while (Ethernet.begin (mac)! = 1) {Serial.println («Չհաջողվեց IP հասցե ստանալ DHCP- ի միջոցով, նորից փորձել …»); ուշացում (15000); } Serial.println ("Networkանցը նախնականացված է"); Serial.println (); } void loop () {if (millis () - lastConnectionTime> connectionInterval) {sendData (); // տվյալները ուղարկել xively getData (); // կարդալ datastream- ը xively lastConnectionTime = millis (); // թարմացնել կապի ժամանակը, այնպես որ մենք սպասում ենք նորից միանալուց առաջ}} void sendData () {int sensor1 = watt; int sensor2 = էներգիա; datastreams [0].setFloat (տվիչ 1); // էներգիայի արժեքը datastreams [1].setFloat (sensor2); // էներգետիկ արժեքը Serial.print («Կարդալու ուժ»); Serial.println (datastreams [0].getFloat ()); Serial.print («Կարդալ էներգիան»); Serial.println (datastreams [1].getFloat ()); Serial.println ("Վերբեռնում Xively- ում"); int ret = xivelyclient.put (հոսք, API_KEY); Serial.print ("PUT վերադարձի կոդը"); Serial.println (ret); Serial.println (); } // ստանալ տվյալների հոսքի արժեքը xively- ից, տպելով այն արժեքը, որը մենք ստացել ենք void getData () {Serial.println ("Տվյալների ընթերցում Xively- ից"); int ret = xivelyclient.get (հոսք, API_KEY); Serial.print ("GET return code:"); Serial.println (ret); if (ret> 0) {Serial.print ("Datastream is:"); Serial.println (հոսք [0]); Serial.print ("Էլեկտրաէներգիայի արժեքը` "); Serial.println (հոսք [0].getFloat ()); Serial.print («Տվյալների հոսքն է ՝»); Serial.println (հոսք [1]); Serial.print ("Էներգիայի արժեքը` "); Serial.println (հոսք [1].getFloat ()); } Serial.println ();

Քայլ 10: Տվյալների մուտքագրում SD քարտում

SD քարտում տվյալների պահեստավորման համար դուք պետք է ներմուծեք SD գրադարան Ուղեցույցի համար կտտացրեք այստեղ SD գրադարանի մասին ավելին իմանալու համար կտտացրեք այստեղ SD քարտում տվյալները պահելու ծածկագիրը գրված է առանձին, քանի որ իմ ARDUINO UNO- ում բավարար հիշողություն չունեմ LCD էկրանին և տվյալների վերբեռնման համար ծածկագիր գրել xively.com. Բայց ես փորձում եմ բարելավել բետա տարբերակի ծածկագիրը, որպեսզի մեկ ծածկագիրը կարողանա պարունակել բոլոր հնարավորությունները (LCD էկրան, տվյալների ակտիվ վերբեռնում և SD քարտում տվյալների պահում): Տվյալների գրանցման ծածկագիրը կցված է ստորև: Եթե որևէ մեկը գրում է ավելի լավ կոդ ՝ փոփոխելով իմ կոդը, խնդրում եմ կիսվեք ինձ հետ: Սա իմ առաջին տեխնիկական հրահանգն է: Եթե որևէ մեկը դրանում որևէ սխալ է գտնում, ազատ զգացեք մեկնաբանություններում: կամ հաղորդագրություն ուղարկեք ինձ. Այսպիսով, նախագիծը ավելի հզոր կլինի: Կարծում եմ, որ այն օգտակար կլինի ինչպես մյուսների, այնպես էլ ինձ համար:

Երրորդ մրցանակ 123D սխեմաների մրցույթում