Liten V/A -mätare med INA219: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Trött på att koppla om din multimeter när du vill mäta både spänning och ström på ett litet projekt? Tiny V/A meter är enheten du behöver!

Det finns inget nytt med INA219 högsidans strömgivare. Det finns gott om bra projekt där ute som utnyttjar dess förmåga att mäta både ström och spänning på en last. Jag blev ursprungligen inspirerad av youtubern Julian Ilett och hans "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor" -video. Men jag ville ha en kompakt mätare med ett enkelt gränssnitt och ett 3D -tryckt fodral - så jag bestämde mig för att göra det själv.

Om INA219 -sensorn:

INA219 kan mäta ± 3,2A med en upplösning på 0,1mA. Det gör detta genom att mäta spänningsfallet över 0,1 ohm motståndet på kretskortet. Så sensorn kommer att introducera ett mycket litet spänningsfall men bara 320 mV i värsta fall (3.2A). Som ett exempel vid 100 mA är fallet endast 10 mV. Om du vill är det möjligt att ändra motståndet för att få högre räckvidd eller upplösning. Samtidigt mäter sensorn också busspänningen med en upplösning på 4 mV. Enligt min erfarenhet är spänningsmätningarna mycket exakta. De aktuella avläsningarnas precision beror på det faktiska motståndet hos ditt motstånd. De är vanligtvis med 1% tolerans (men inte säker på att du ska lita på de billiga eBay -brädorna). Jag tror att det borde vara möjligt att kalibrera resultaten om du vet det exakta värdet på motståndet. Men jag grävde inte längre in på det eftersom precisionen har varit tillräckligt bra för mina behov. Sensorn har olika förstärkningsinställningar - dessa påverkar inte upplösningen men hjälper till att minska brus i de låga områdena.

Funktioner hos Tiny V/A Meter:

• Kan drivas från USB eller från strömförsörjningen.

  • När den levereras från USB kan ingångsförsörjningen variera från 0 - 26V. Bara sensorns läckström påverkar effektingången. Bra om du vill kontrollera batteriets kapacitet.
  • När den levereras från strömförsörjning kan den sträcka sig från 4 - 15V. (Begränsningar för arduinospänningsregulator).
  • Vald ingång detekteras vid start eller ändring och visar ett intervallmeddelande till användaren.
• Kan visa spänning, ström, effekt och mAh samtidigt.
• mAh kan återställas.
• Ett knapps gränssnitt med kort / lång tryckning.
• Välj INA219 -intervall: 26V / 3.2A, 26V / 1A eller 16V / 0.4A.
• Välj samplingshastighet 100, 200, 500 eller 1000 ms.
• Aktivera/inaktivera sensorsömn för att sänka läckströmmen i sensorn.
• Inställningarna lagras i EEPROM och laddas om vid start

• Seriellt gränssnitt

  • Skriver ut resultat på serie. Kan användas för loggning.
  • Ändra inställningar med seriella kommandon

Tillbehör

1x Arduino Nano - Arduino Nano eBay -exempel

1x INA219 sensorkort - INA219 lila sensorkort eBay exempel

1x OLED 0,96 "I2C 128X64 4 -stifts - OLED 0,96" blå I2C eBay -exempel

1x TTP223 kapacitiv pekbrytare - TTP223 kapacativ peksknapp PCB eBay -exempel

1x Kvinnlig strömförsörjning Jack Socket Mount - Kvinna Power Jack hålfäste eBay exempel

1x Manlig strömförsörjningskontakt - Manlig strömkontakt med skruvuttag eBay -exempel eller hanuttag med push -terminaler eBay -exempel

1x Skjutbrytare 2 Position 6 Stift - Glidkontakt 6 -stifts eBay -exempel

Trådar

1x 5 -stifts hankontakt (tillval) - 2,54 hanstiftshuvuden eBay -exempel

1x 5 -stifts honkontakt (tillval) - Dupont -kontakt som eBay -exempel eller 2,54 5 -stifts enkelradskontakt eBay -exempel

Krympslang (tillval)

Verktyg:

Lödjärn

3D -skrivare (om du vill ha det 3D -tryckta fodralet)

Limpistol

Steg 1: Scheman

Jag gjorde två versioner av schemat. En traditionell och en bildbaserad sådan. Anslutningarna är identiska så att du kan använda vad du än föredrar.

Beskrivning

OLED -skärmen och INA219 -sensorn använder båda I2C så att de behöver SDA och SCL anslutna till A4 och A5.

Utgången från den kapacitiva touchsensorn kommer vi att ansluta till D2 för inmatning.

Glidomkopplaren har 6 stift - två rader med 3 stift. En rad kommer att användas för att ansluta strömförsörjningen till Vin på Arduino. Den andra raden ansluter D6 till marken. Genom att använda intern pull-up på D6 kommer Arduino att kunna se om den är ansluten till strömmen på Vin eller inte.

Senast leder vi den positiva kontakten på ingången (honuttag) genom INA219 till den positiva utgången (hanuttag). Så här kan sensorn mäta strömmen som flyter genom den.

Steg 2: Skriv ut fodralet

Fodralet består av en låda och ett lock. Båda ska vara enkla att skriva ut och de flesta skrivare kan skriva ut dem utan stöd. Men du kan lägga till support om du vill.

När de är färdiga knäpper de två delarna ihop. Om du är mycket försiktig kommer du att kunna öppna den igen. Men de två fjäderlåsarna är lite ömtåliga och kan gå sönder om du inte är försiktig.

Ingen 3D -skrivare?

Om du inte har tillgång till en 3D -skrivare är jag säker på att det är möjligt att göra ett annat fall. Du kan köpa ett projektfodral/låda av plast eller aluminium. Eller så kan du göra något själv av trä eller kartong. Vara kreativ!

Steg 3: Montera locket

Locket rymmer OLED -skärmen och den kapacitiva touchknappen. Lödtrådar på komponenterna innan de limmas på plats med en limpistol. Akta dig för OLED -skärmen - ibland monteras glaset snett på kretskortet. Så justera det innan du limmar det på plats. Om du har en 5 -polig kontakt lägger du till det i ledningarna. Om du inte gör det är det fortfarande möjligt att ansluta skärmen och knappen direkt till Arduino - men det är lite svårare att arbeta med.

Steg 4: Montera huvudboxen

Montera kvinnlig strömuttag och skjutreglaget och skruva fast dem. Om du inte hittar några små skruvar som passar omkopplaren kan du bara limma den på plats. Jag tror att jag fick min från en gammal DVD -enhet jag tog isär:)

Ta bort stift och kontakter från INA219 (om monterad) det finns inte tillräckligt med utrymme för det i lådan. Dra sedan Arduino och INA219 helt innan du limmar dem på plats i lådan. Lägg igen den 5 -poliga kontakten om du har den - eller koppla den direkt till locket.

Slutför sedan kablarna till omkopplare och strömuttag. På glidomkopplaren lödtrådar till de två stiften närmast honkontakten på båda raderna. På så sätt kan du skjuta omkopplaren mot USB -enheten för att välja USB -ström. Och skjut omkopplaren mot ingång för ingångseffekt. Lätt att komma ihåg!

Stäng inte ärendet ännu! Det är bäst att testa att allt fungerar först.

Steg 5: Programmering av Arduino

Om du inte redan har Arduino IDE installerat, hämta det från arduino.cc

Du måste också installera de två biblioteken U8g2 och Adafruit INA219. Båda finns tillgängliga i bibliotekschefen. För Adafruit INA219, se till att du får version 1.0.5 - de nyare versionerna kräver ytterligare bibliotek och flashminne, men ger inga ytterligare funktioner för närvarande.

Hämta sedan källkoden i denna Instructable (Tiny-VA-Meter.ino och FlashMem.h) eller få den senaste versionen från min GitHub Tiny-VA-Meter Git. Öppna nu Tiny-VA-Meter.ino med Arduino IDE.

Anslut Tiny V/A -mätaren till din dator med en USB -kabel.

Välj kort från verktyg: "Arduino Nano", Processor: "ATmega328P" och rätt port. Du kan behöva byta processor till "ATmega328P (Old bootloader)" beroende på din arduino. Om du har kommunikationsfel, försök med det.

Tryck på uppladdningsknappen och vänta tills den är klar.

Steg 6: Testa att allt fungerar

Innan du stänger höljet är det en bra idé att kontrollera att allt är korrekt anslutet. Du kan följa dessa steg för att verifiera alla komponenter:

1. Från USB -ström bör displayen tändas och visa avläsningar (oavsett läge för skjutreglaget).

2. Kontrollera att du kan byta meny genom att trycka på knappen.

3. Koppla in ingången och kontrollera att mätaren visar rätt spänning.

4. Försök att flytta skjutreglaget och kontrollera att mätaren visar avståndsmeddelanden.

5. Nu kan du försöka ställa in skjutreglaget på ingångseffekt och koppla ur USB -enheten. Mätaren ska fortfarande fungera.

6. Slutligen bör du kunna ansluta en last eller enhet till utgången och kontrollera att sensorn avläser den aktuella dragningen.

Om alla dessa steg var framgångsrika skulle din mätare fungera perfekt! Du kan fästa locket på plats nu!

Steg 7: Lär dig navigera i menyn

Vid uppstart kommer mätaren att börja med att visa det tillgängliga ingångsområdet beroende på skjutomkopplarens position: "Inmatningsområde: 0-26V 3.2A" eller "Ingångsområde: 4-15V 3.2A". Meddelandet visas bara i några sekunder, men du kan hoppa över med ett kort tryck. Om skjutreglaget ändras efter start startas ett nytt meddelande igen i några sekunder.

I korthet navigerar du med kort tryckning och väljer med lång tryckning (1 sek).

Mätaren har 3 huvudsidor: V/A -display, V/A/W/Ah -display och inställningar. Ett kort tryck på knappen kommer att hoppa mellan dessa sidor.

På sidan V/A/W/Ah kan du återställa mAh med ett långt tryck.

På inställningssidan kan du ange inställningar med ett långt tryck. Nu kan du återigen navigera mellan olika inställningar med kort tryckning. De tillgängliga inställningarna är "Sensorintervall", "Uppdateringsfrekvens" och "Sensorsömn". Du växlar varje inställning genom att trycka länge. När du navigerar förbi den senaste inställningen återgår mätaren till V/A -displaymenyn.

Steg 8: Använda det seriella gränssnittet

När du är ansluten till en dator med USB kan du använda Arduino Serial Monitor (eller en annan terminal) för att kommunicera med Tiny V/A -mätaren. Den använder baudrate 115200.

Med den valda samplingshastigheten sänder mätaren alla avläsningar över serien och du kan enkelt läsa det i terminalen.

Men du kan också ändra inställningar på Tiny V/A Meter med seriella kommandon. Var noga med att välja "Newline" som radslut.

Alla ogiltiga kommandon visar hjälpmenyn:

Kommandon:- Återställ (återställ mAh)

- läs (Svara med senaste resultat)

- log x (Auto tx av prov - x kan vara på eller av)

- sömn x (INA219 sömn mellan proverna - x kan vara på eller av)

- uppdatera x (Ställ in skärm och seriell uppdateringshastighet. x kan vara 100, 200, 500 eller 1000)

- intervall x (Ange INA219 -område. x kan vara 0 för 3.2A, 1 för 1A eller 2 för 0.4A)

Skriv till exempel "uppdatera 1000" för att ändra samplingshastigheten till 1 sek. Eller skriv "logga ut" för att inaktivera automatiska överföringar av resultat. Mätaren svarar med "OK" om det lyckas.

Steg 9: Klar

Använd den nu för att mäta något roligt:)

Jag har försökt lägga till alla funktioner som jag tycker är användbara. Men gör gärna dina egna ändringar. Och dela gärna om du kan göra några fantastiska förbättringar av Tiny V/A Meter!

Uppdaterad 14/06-2020: Bytt drivrutin och lagt till fler funktioner! Täcks inte av den här guiden ännu - men du kan kolla in den på min GitHub.