IoT სიმძლავრის მოდული: IoT ენერგიის გაზომვის ფუნქციის დამატება ჩემს მზის დატენვის კონტროლერში: 19 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

მოგესალმებით ყველას, ვიმედოვნებ რომ ყველანი კარგები ხართ! ამ ინსტრუქციურად მე ვაპირებ გაჩვენოთ როგორ გავაკეთე IoT სიმძლავრის გაზომვის მოდული, რომელიც ითვლის ჩემი მზის პანელების მიერ გამომუშავებული ენერგიის რაოდენობას, რომელსაც იყენებს ჩემი მზის დამუხტვის კონტროლერი ჩემი ტყვიის მჟავა ბატარეის პაკეტის დასატენად. ეს მოდული მიდის მზის პანელებსა და დამუხტვის კონტროლერს შორის და გაძლევთ ტელეფონის ყველა საჭირო პარამეტრს ინტერნეტის საშუალებით. IoT პლატფორმისთვის მე გამოვიყენე Blynk, რომელიც ძალიან მარტივი გამოსაყენებელია და ადვილად მორგებულია თქვენი პროექტის მიხედვით. არსებული დატენვის კონტროლერის შეზღუდვა ის იყო, რომ მან მომცა მხოლოდ დატენვის ძაბვა და, შესაბამისად, სიმძლავრის ოდენობა ვერ განისაზღვრა. ამ პროექტში მე დავამატე ძაბვისა და დენის გაზომვის ფუნქციები სიმძლავრის მოდულს, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ენერგიის გამოსათვლელად (ვატებში) და, შესაბამისად, მთლიანი მოპოვებული ენერგია. თქვენ შეგიძლიათ მარტივად გამოიყენოთ ეს სიმძლავრის მოდული DC სიმძლავრის გაზომვის სხვა პროგრამებში. ეს იქნება საკმაოდ გრძელი სასწავლო, ასე რომ დავიწყოთ!

მარაგები

1. Arduino Pro Mini / Nano ან ექვივალენტი
2. LM2596 მამალი კონვერტორი მოდული
3. 7805 ძაბვის რეგულატორი
4. AMS1117 3.3V რეგულატორი
5. ESP8266-01 WiFi მოდული
6. OLED ეკრანი
7. LM358 ორმაგი OP-Amp
8. 100K, 10K, 2.2k და 1K რეზისტორები (1/4 ვატი)
9. 0.1uF კერამიკული დისკის კონდენსატორები
10. 22uF ელექტროლიტური კონდენსატორი
11. ხრახნიანი ტერმინალები
12. მამრობითი და მდედრობითი ბერგის ზოლები
13. Ჩართვა / გამორთვა
14. პერფ ბორდი ან ვერობორდი
15. შედუღების მოწყობილობები

ნაბიჯი 1: ყველა ნაწილის შეგროვება და განლაგების დასრულება

მას შემდეგ რაც ჩვენ შევიკრიბეთ ყველა საჭირო კომპონენტი, მნიშვნელოვანია, რომ ჩვენ ფრთხილად გადავწყვიტოთ ჩვენი დაფის განლაგება და სხვადასხვა კომპონენტის განთავსება ისე, რომ გაყვანილობა მარტივი გახდეს და ყველა კომპონენტი ერთმანეთთან ახლოს იყოს განთავსებული. Arduino– ს, buck კონვერტორის, WiFi მოდულისა და Oled Display– ის დასამაგრებლად მე გამოვიყენებ ქალთა სათაურებს მოდულების უშუალოდ შედუღების ნაცვლად, ამ გზით შემიძლია გამოვიყენო კომპონენტები შესაძლოა სხვა პროექტისათვის, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ პირდაპირ შეაერთოთ მოდულები თუ გეგმავთ რომ ის მუდმივი გახდეს.

ნაბიჯი 2: ხრახნიანი ტერმინალების დამატება

უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ შევაერთეთ ხრახნიანი ტერმინალები, რომლებიც გამოყენებული იქნება მზის პანელების შესაერთებლად, როგორც შეყვანისთვის და დატენვის კონტროლერისთვის, როგორც ენერგიის მოდულისთვის. ხრახნიანი ტერმინალები უზრუნველყოფენ მოწყობილობების ჩართვის ან ამოღების მარტივ გზას საჭიროების შემთხვევაში.

ნაბიჯი 3: რეზისტორის ძაბვის გამყოფი ქსელის დამატება

შეყვანის ძაბვის შესაფასებლად გამოიყენება ძაბვის გამყოფი ქსელი. ჩემი განაცხადისათვის, მე გავაკეთე რეზისტორული ქსელი 10K და 1K რეზისტორების გამოყენებით და ვზომავ ძაბვის ვარდნას 1K რეზისტორზე, რომელიც გადაეცემა Arduino მიკროკონტროლერს. დამატებით მე დავამატე 0.1uF კონდენსატორი 1K რეზისტორზე ძაბვის უეცარი რყევების გასასუფთავებლად.

ნაბიჯი 4: დაამატეთ Shunt Resistor მიმდინარე ზონდირებისთვის

შუნტის რეზისტორი არის ძალიან მცირე მნიშვნელობის რეზისტორი (როგორც წესი, მილიოჰემის რიგით) სერიაში დატვირთვით, რაც ქმნის ძაბვის ძალიან მცირე ვარდნას, რომლის გაძლიერება შესაძლებელია ოპერატიული გამაძლიერებლის გამოყენებით და გამომავალი შეიძლება მიეცეს არდუინოს გაზომვისათვის. დენის გასაზომად, მე ვიყენებ შუნტის რეზისტორს (რომლის ღირებულებაა დაახლოებით 10 მილიოჰმ. მე ეს გავაკეთე ფოლადის მავთულის გამოყენებით და ვიხრი, რათა გავაკეთო ერთგვარი გრაგნილი ნიმუში) წრედის დაბალ მხარეში, ე.ი., დატვირთვასა და მიწას შორის. ამ გზით მცირე ძაბვის ვარდნა შეიძლება პირდაპირ გაზომოს მიწასთან მიმართებით.

ნაბიჯი 5: დაამატეთ OpAmp გამაძლიერებელი წრე

აქ გამოყენებული გამაძლიერებელი არის LM358, რომელიც არის ორმაგი Op-Amp ჩიპი. ჩვენ ვიყენებთ მხოლოდ ერთ Op-Amp- ს, როგორც არაინვერტირებად გამაძლიერებელს. არაინვერტირებადი გამაძლიერებლის მოგება შეიძლება დადგინდეს რეზისტორული ქსელების R1 და R2 გამოყენებით, როგორც ეს მოცემულია სურათზე. ჩემი განაცხადისათვის მე ავირჩიე R1 როგორც 100K და R2 როგორც 2.2K, რაც მაძლევს სავარაუდო მოგებას 46. რეზისტორი და OpAmp არ არის სრულყოფილი, ასე რომ არდუინოს პროგრამაში უნდა მოხდეს გარკვეული კორექტირება კარგი კითხვების მისაღებად (ჩვენ განვიხილავთ რომ შემდგომ ნაბიჯებში).

მე ასევე გავაკეთე პროექტი, თუ როგორ უნდა გავაკეთოთ ვატმეტრი არდუინოსთვის, აქ მე უფრო დეტალურად განვიხილე კონცეფციები. თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ პროექტი აქ:

ნაბიჯი 6: კვების ბლოკი

Arduino, OpAmp, OLED და WiFi მოდულის ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის მე ვიყენებ LM2596 მამალი კონვერტორის მოდულს, რომ შევამცირო შეყვანის ძაბვა დაახლოებით 7 ვოლტამდე. შემდეგ 7805 ძაბვის მარეგულირებლის გამოყენებით, მე ვტრიალებ 7 ვოლტს 5 ვოლტად არდუინოსა და OLED– სთვის და ვიყენებ AMS1117 მარეგულირებელს, წარმოქმნის WiFi მოდულისთვის აუცილებელ 3.3 ვ. რატომ ითხოვთ ამდენი დენის წყაროსთვის? მიზეზი ის არის, რომ თქვენ არ შეგიძლიათ პირდაპირ ჩართოთ მზის პანელი 5 ვოლტის რეგულატორთან და ელოდოთ ეფექტურად მუშაობას (რადგან ეს არის ხაზოვანი მარეგულირებელი). ასევე მზის პანელის ნომინალური ძაბვა არის დაახლოებით 18-20 ვოლტი, რაც შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი წრფივი მარეგულირებლისთვის და შეიძლება გააფუჭოს თქვენი ელექტრონიკა მყისიერად! ამიტომ ჯობია გქონდეს ეფექტური მამლის გადამყვანი

ნაბიჯი 7: მამლის გადამყვანისა და მარეგულირებლის დაფიქსირება

პირველ რიგში, მე აღვნიშნე ის ადგილები, სადაც მოთავსებული იქნებოდა მამლის კონვერტორის ქინძისთავები. შემდეგ გავამახვილე ქალი სათაურები ამ წერტილებზე და მამრობითი სათაურები მამლის კონვერტორზე (ასე რომ, საჭიროების შემთხვევაში შემიძლია მარტივად ამოვიღო მოდული). 5V მარეგულირებელი მიდის მხოლოდ მამალი კონვერტორის მოდულის ქვემოთ და უკავშირდება მისი გადამყვანის გამომუშავებას, რათა უზრუნველყოს გლუვი 5V საკონტროლო დაფისთვის.

ნაბიჯი 8: გადამრთველის დამატება

მე დავამატე ჩამრთველი ბალკის გადამყვანსა და მზის პანელის შეყვანას შორის, იმ შემთხვევაში თუ მსურს ჩართო ან გამორთო დენის მოდული. თუ გამორთულია, ძალა კვლავ გადაეცემა დატვირთვას (ჩემს შემთხვევაში დატენვის კონტროლერი), მხოლოდ გაზომვის და IoT ფუნქციები არ იმუშავებს. ზემოთ მოყვანილი სურათი ასევე გვიჩვენებს შედუღების პროცესს აქამდე.

ნაბიჯი 9: სათაურების დამატება Arduino– სთვის და 3.3v რეგულატორის დაფიქსირება

ახლა მე მოჭრილი ქალი headers შესაბამისად ზომა Arduino პრო მინი და soldered იგი. მე შევაერთე AMS1117 რეგულატორი უშუალოდ Arduino დენის წყაროს Vcc და Gnd შორის (Arduino იღებს 5V 7805 მარეგულირებელიდან, რაც თავის მხრივ ამარაგებს AMS1117 – ს WiFi მოდულისთვის საჭირო 3.3 ვ – ისთვის). მე სტრატეგიულად განვათავსე კომპონენტები ისე, რომ მომიხდა მინიმალური მავთულის გამოყენება და ნაწილების შეერთება შესაძლებელია შედუღების კვალის საშუალებით.

ნაბიჯი 10: სათაურების დამატება WiFi მოდულისთვის

მე გავამახვილე ქალი სათაურები WiFi მოდულისთვის, ზუსტად იქ, სადაც Arduino pro mini მოერგებოდა.

ნაბიჯი 11: კომპონენტების დამატება WiFi მოდულისთვის

ESP8266 მოდული მუშაობს 3.3 ვოლტზე და არა 5 ვოლტზე (5 ვოლტის გამოყენებისას მე შევამჩნიე, რომ მოდული ძალიან, ძალიან ცხელდება და სავარაუდოდ დაზიანდება ძალიან დიდი ხნის გამოყენებისას). Arduino და WiFi მოდული ურთიერთობენ სერიული კომუნიკაციის საშუალებით, რომელიც იყენებს მოდულის Tx და Rx ქინძისთავებს. ჩვენ შეგვიძლია დავაკონფიგურიროთ arduino– ს ნებისმიერი 2 ციფრული პინი, რომ იმოქმედოს როგორც სერიული ქინძისთავები arduino IDE– ს პროგრამული სერიული ბიბლიოთეკის გამოყენებით. მოდულის Rx pin მიდის Arduino– ს Tx– ზე და პირიქით. ESP– ის Rx pin მუშაობს 3.3V ლოგიკაზე, ამიტომ ჩვენ ვიყენებთ ძაბვის გამყოფი ქსელს 2.2K და 1K, რომ Arduino– ს 5V ლოგიკური დონე დავადოთ დაახლოებით 3.6V– მდე (რაც ჯერ კიდევ მისაღებია). ჩვენ შეგვიძლია პირდაპირ დაუკავშიროთ ESP– ის Tx არდუინოს Rx– ს, რადგან არდუინო თავსებადია 3.3 ვ.

ნაბიჯი 12: OLED ეკრანის დამატება

OLED ეკრანის დასაკავშირებლად ჩვენ გვჭირდება 4 კავშირი, ორი დენის წყაროსთვის და 2 ის I2C საკომუნიკაციო პროტოკოლისთვის Arduino– სთან, რომელიც არის Arduino– ს A4 და A5 ქინძისთავები. მე გამოვიყენებ პატარა ჯუმბერის მავთულს მამაკაცის სათაურთან ერთად I2C ქინძისთავების დასაკავშირებლად და უშუალოდ გამაძლიერებელ კავშირებს

ნაბიჯი 13: საბოლოო შეხედეთ მოდულურ დაფას

მას შემდეგ, რაც საბოლოოდ დაასრულეთ ყველა შედუღების პროცესი, ასე გამოიყურება დაფა! დიახ, მე უნდა გამოვიყენო მავთულები ბოლოს, მაგრამ მე საკმაოდ კმაყოფილი ვიყავი შედეგით. საინტერესო ნაწილი ის არის, რომ დაფა არის მთლიანად მოდულური და საჭიროების შემთხვევაში ყველა ძირითადი კომპონენტის ადვილად ამოღება ან შეცვლა შესაძლებელია.

ნაბიჯი 14: შეაჯამეთ ეს ყველაფერი ერთად

ასე გამოიყურება სრული მოდული, როდესაც ყველაფერი ადგილზეა!

მოდით გადავიდეთ პროგრამული უზრუნველყოფის ნაწილზე …

ნაბიჯი 15: პროგრამირება FTDI დაფის გამოყენებით

ამ მოდულის პროგრამირებისთვის მე გამოვიყენებ FTDI გარღვევის დაფას, რომელიც იდეალურია Arduino Pro Mini- ს დასაპროგრამებლად. მისი ქინძისთავის რუქა იდეალურად არის გასწორებული, ასე რომ თქვენ არ მოგიწევთ ხმარება და მხტუნავები.

ნაბიჯი 16: სქემატური დიაგრამა

ეს არის IoT სიმძლავრის მრიცხველის მოდულის სრული წრიული დიაგრამა. მე შევადგინე ეს სქემა Eagle CAD– ში. მოგერიდებათ ჩამოტვირთოთ და შეცვალოთ სქემატური ფაილები თქვენი იდეების მიხედვით:)

ნაბიჯი 17: შედეგები

მე დავამთავრე დაყენება მზის პანელსა და დატენვის კონტროლერს შორის კვების ბლოკის შეერთებით და როგორც კი გავააქტიურებთ ის მიერთდება ჩემს WiFi როუტერს და მონაცემები მუდმივად ქვეყნდება Blynk აპლიკაციაზე ჩემს სმარტ ტელეფონში. ეს იძლევა რეალურ დროში მონაცემებს დატენვის პარამეტრების მიუხედავად იმისა, თუ სად ვარ, რამდენადაც მე მაქვს ინტერნეტ კავშირი! მშვენივრად ვხედავ, რომ პროექტი მშვენივრად მუშაობს:)

ექსპერიმენტული მიზნით, მე გამოვცადე კონფიგურაცია ჩემი 50 ვატიანი მზის პანელის და 12V 18AH ტყვიის მჟავის ბატარეის გამოყენებით.

ნაბიჯი 18: არდუინოს კოდი

აქ არის Arduino– ს სრული კოდი, რომელიც მე გამოვიყენე ჩემი პროექტისთვის.

არსებობს რამდენიმე ბიბლიოთეკა, რომელიც დაგჭირდებათ იმისათვის, რომ ეს პროექტი სწორად იმუშაოს:

ბლინკის სამაგისტრო ბიბლიოთეკა

Adafruit_GFX ბიბლიოთეკა

ბიბლიოთეკა Adafruit_SSD1306

ვიმედოვნებ, რომ ეს პროექტი სასარგებლო იყო. განიხილეთ ჩემი პროექტების მხარდაჭერა თქვენს საზოგადოებასთან გაზიარებით:)

მოგერიდებათ გამოხატოთ ნებისმიერი გამოხმაურება ან შეკითხვა, რომელიც გაქვთ ამ პროექტთან დაკავშირებით. Კარგ დღეს გისურვებ !

ეს პროექტი მეხმარება მონიტორინგი ენერგიის ოდენობაზე, რომელსაც ვიღებ ჩემი პანელებიდან. მოდით გადავდგათ ნაბიჯი წინ, რათა უფრო მეტად მივმართოთ ენერგიის განახლებადი წყაროებისკენ, რათა შემცირდეს ნახშირბადის ნაკვალევი და შეიქმნას მდგრადი გარემო:)