IoT quvvat moduli: Quyosh zaryadini boshqarish moslamasiga IoT quvvatini o'lchash xususiyatini qo'shish: 19 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Hammaga salom, umid qilamanki, barchangiz zo'rsiz! Men sizga ko'rsataman, men quyosh batareyalarim ishlab chiqaradigan quvvat miqdorini hisoblaydigan, qo'rg'oshin kislotali akkumulyator batareyasini zaryad qilish uchun ishlatadigan IoT quvvat o'lchash modulini qanday yaratganimni ko'rsataman. Bu modul quyosh batareyalari va zaryad regulyatori o'rtasida joylashgan bo'lib, Internet orqali telefoningizda kerakli parametrlarning barcha tafsilotlarini beradi. IoT platformasi uchun men Blynk -dan foydalandim, uni ishlatish juda oson va sizning loyihangizga muvofiq osongina sozlash mumkin. Mavjud zaryad regulyatorining cheklovi shundaki, u menga faqat zaryadlovchi kuchlanishni berdi va shuning uchun quvvat miqdorini aniqlab bo'lmadi. Ushbu loyihada men kuch -quvvat moduliga kuch va tokni o'lchash funktsiyalarini qo'shdim, ular yordamida quvvatni (vattda) va shu tariqa yig'ilgan energiyani hisoblash mumkin. Bu quvvat modulini boshqa shahar quvvat o'lchash dasturlarida osongina ishlatish mumkin. Bu juda uzoq ko'rsatma bo'ladi, shuning uchun boshlaylik!

Ta'minotlar

1. Arduino Pro Mini / Nano yoki unga tenglashtirilgan
2. LM2596 dollarlik konvertor moduli
3. 7805 kuchlanish regulyatori
4. AMS1117 3.3V regulyatori
5. ESP8266-01 WiFi moduli
6. OLED displey
7. LM358 ikkita OP-Amp
8. 100K, 10K, 2.2k va 1K rezistorlar (1/4 vatt)
9. 0.1uF seramika diskli kondansatörler
10. 22uF elektrolitik kondansatör
11. Vintli terminallar
12. Erkak va urg'ochi berg chizig'i
13. ON-OFF tugmasi
14. Perf taxtasi yoki veroboard
15. Lehimlash uskunalari

1 -qadam: Barcha qismlarni yig'ish va tartibni yakunlash

Biz barcha kerakli komponentlarni yig'ib olgandan so'ng, simi osonlashishi va barcha komponentlar bir -biriga yaqin joylashishi uchun taxtamizning joylashuvi va turli komponentlarning joylashishini diqqat bilan hal qilishimiz muhim. Arduino, buck konvertori, WiFi moduli va Oled displeyini ulash uchun men modullarni to'g'ridan -to'g'ri lehimlash o'rniga, ayol boshliklardan foydalanaman, shuning uchun men boshqa loyihalar uchun komponentlardan foydalanishim mumkin, lekin agar siz rejalashtirsangiz, modullarni to'g'ridan -to'g'ri lehimlashingiz mumkin. uni doimiy qilish uchun.

2 -qadam: Vintli terminallarni qo'shish

Birinchidan, biz quyosh panellarini kirish va zaryad regulyatorini quvvat moduliga ulash uchun ishlatiladigan vintli terminallarni lehimlaymiz. Vintli terminallar kerak bo'lganda qurilmalarni ulash yoki olib tashlashning oson usulini ta'minlaydi.

3 -qadam: Rezistorli kuchlanish bo'luvchi tarmoqni qo'shish

Kirish kuchlanishini sezish uchun kuchlanishni ajratuvchi tarmoq ishlatiladi. Mening arizam uchun men 10K va 1K rezistorlar yordamida rezistorlar tarmog'ini yaratdim va Arduino mikrokontrolleriga kirish sifatida beriladigan 1K rezistoridagi kuchlanish pasayishini o'lchayapman. To'satdan kuchlanish o'zgarishini yumshatish uchun men 1K rezistorga 0,1uF kondansatör qo'shdim.

4 -qadam: Hozirgi sezish uchun shunt rezistorini qo'shish

Shunt qarshiligi yuk bilan ketma -ket juda kichik qiymatli (odatda milliOhms tartibida) rezistor bo'lib, u juda kichik voltaj tushishini hosil qiladi, uni operatsion kuchaytirgich yordamida kuchaytirish mumkin va undan keyin chiqish arduinoga o'lchash uchun berilishi mumkin. Oqimni o'lchash uchun men manevrli rezistorni ishlataman (uning qiymati taxminan 10 milliogm. Men buni po'lat sim yordamida yasadim va uni qanday qilib rulon naqshini yasash uchun yasadim) past tomonda, ya'ni., yuk va zamin o'rtasida. Shunday qilib, kichik kuchlanish pasayishi to'g'ridan -to'g'ri erga nisbatan o'lchanishi mumkin.

5 -qadam: OpAmp kuchaytirgich sxemasini qo'shish

Bu erda ishlatiladigan LM358 operatsion kuchaytirgichi ikkita Op-Amp chipidir. Biz teskari bo'lmagan kuchaytirgich sifatida faqat bitta Op-Ampdan foydalanamiz. Inverting bo'lmagan kuchaytirgichning daromadini R1 va R2 rezistorli tarmoqlar yordamida tasvirda ko'rsatilgandek o'rnatish mumkin. Mening arizam uchun men R1 ni 100K va R2 ni 2.2K sifatida tanladim, bu menga 46 ga yaqin daromad beradi. Rezistor va OpAmp mukammal emas, shuning uchun yaxshi o'qish uchun arduino dasturida ba'zi o'zgartirishlar kiritish kerak (biz muhokama qilamiz) bu keyingi bosqichlarda).

Men shuningdek, arduino uchun vattmetrni qanday yasash bo'yicha loyiha tuzdim, bu erda men ko'proq tushunchalarni batafsil muhokama qildim. Loyihani bu erda tekshirishingiz mumkin:

6 -qadam: Quvvat manbai

Arduino, OpAmp, OLED va WiFi modullarini quvvat bilan ta'minlash uchun men kirish voltajini taxminan 7 voltgacha pasaytirish uchun LM2596 buck konverter modulidan foydalanayapman. Keyin 7805 voltaj regulyatoridan foydalanib, men 7 voltni Arduino va OLED uchun 5 voltga aylantiraman va WiFi moduli uchun zarur bo'lgan 3,3V ishlab chiqaruvchi AMS1117 regulyatoridan foydalanaman. Nima uchun siz elektr ta'minoti uchun shunchalik ko'p so'rayapsiz? Siz to'g'ridan -to'g'ri quyosh panelini 5 voltli regulyatorga ulay olmaysiz va uning samarali ishlashini kuta olmaysiz (chunki u chiziqli regulyator). Quyosh panelining nominal zo'riqishi taxminan 18-20 voltni tashkil etadi, bu chiziqli regulyator uchun juda yuqori bo'lishi mumkin va sizning elektronikangizni bir zumda qovurishi mumkin! Shunday qilib, samarali pul konvertorini o'rnatish yaxshiroqdir

7 -qadam: Buck konverteri va regulyatorini tuzatish

Birinchidan, men paqir konvertorining pinlari mos keladigan joylarni belgilab qo'ydim. Keyin men ayol boshlarini bu nuqtalarga, erkak boshlarini esa konvertorga lehimladim (agar kerak bo'lsa, modulni osongina olib tashlashim uchun). 5V regulyatori konvertor modulidan pastda joylashgan va boshqaruv paneli uchun 5V silliq bo'lishi uchun konvertorning chiqishiga ulangan.

8 -qadam: Kalitni qo'shish

Quvvat modulini yoqish yoki o'chirishni xohlasam, men konvertor va quyosh panelining kirishi o'rtasida almashtirgich qo'shdim. Agar o'chirilgan bo'lsa, quvvat hali ham yukga etkaziladi (mening holatimda zaryad boshqaruvchisi), faqat o'lchash va IoT funktsiyalari ishlamaydi. Yuqoridagi rasmda hozirgacha lehimlash jarayoni ko'rsatilgan.

9 -qadam: Arduino uchun sarlavhalarni qo'shish va 3.3v regulyatorini tuzatish

Endi men ayol boshlarini Arduino pro mini o'lchamiga mos ravishda kesib, lehimladim. Men AMS1117 regulyatorini to'g'ridan -to'g'ri Arduino quvvat manbai Vcc va Gnd o'rtasida lehimladim (Arduino 7805 regulyatoridan 5V oladi, bu esa o'z navbatida AMS1117 WiFi moduli uchun zarur bo'lgan 3,3v uchun etkazib beradi). Men tarkibiy qismlarni strategik joylashtirdim, shunda men minimal simlardan foydalanishim kerak edi va ularning qismlari lehim izlari orqali ulanishi mumkin edi.

10 -qadam: WiFi moduli uchun sarlavhalarni qo'shish

Men Wi -Fi moduli uchun ayol sarlavhalarini Arduino pro mini mos keladigan joyning yoniga lehimladim.

11 -qadam: WiFi moduli uchun komponentlarni qo'shish

ESP8266 moduli 5 voltli emas, balki 3,3 voltli ishlaydi (5 voltni qo'llagan holda, men modul juda issiq va juda uzoq vaqt ishlatilganda shikastlanishi mumkin). Arduino va WiFi moduli ketma -ket aloqa orqali modulning Tx va Rx pinlarini ishlatadi. Biz arduino IDE -ning dasturiy kutubxonasi yordamida ketma -ket pin sifatida ishlaydigan har qanday 2 raqamli arduino pinini sozlashimiz mumkin. Modulning Rx pimi Arduino Tx -ga o'tadi va aksincha. ESP -ning Rx pinasi 3.3V mantiqda ishlaydi, shuning uchun biz Arduino -ning 5V mantiqiy darajasini taxminan 3,6V ga tushirish uchun 2,2K va 1K kuchlanishli bo'luvchi tarmoqdan foydalanamiz (bu hali ham qabul qilinadi). Biz ESP Tx -ni to'g'ridan -to'g'ri arduino Rx -ga ulashimiz mumkin, chunki arduino 3.3v mos keladi.

12 -qadam: OLED -displeyni qo'shish

OLED -displeyni ulash uchun bizga 4 ta ulanish kerak: ikkitasi quvvat manbai va 2 tasi I2C aloqa protokoli Arduino bilan A4 va A5 pinlari. Men I2C pinlarini ulash va quvvat ulanishlarini to'g'ridan -to'g'ri lehimlash uchun kichkina o'tish simini erkak boshi bilan ishlataman.

13 -qadam: Modulli taxtaga yakuniy qarash

Nihoyat, barcha lehim jarayonini tugatgandan so'ng, taxta shunday ko'rinadi! Ha, oxirida ba'zi simlarni ishlatishim kerak edi, lekin natijadan juda mamnun bo'ldim. Qizig'i shundaki, taxta to'liq modulli va agar kerak bo'lsa, barcha asosiy komponentlarni osongina olib tashlash yoki almashtirish mumkin.

14 -qadam: Hammasini bir joyga to'plash

Hamma narsa joyida bo'lganda, to'liq modul shunday ko'rinadi!

Endi dasturiy ta'minot qismiga o'tamiz …

15 -qadam: FTDI platasi yordamida dasturlash

Ushbu modulni dasturlash uchun men Arduino Pro Mini dasturlash uchun ideal bo'lgan FTDI panelini ishlataman. Uning pin -xaritasi juda moslashtirilgan, shuning uchun siz o'tish moslamalarini ishlatishingiz shart emas.

16 -qadam: sxematik diagramma

Bu IoT quvvat o'lchagich modulining to'liq sxemasi. Men ushbu sxemani Eagle CADda ishlab chiqdim. O'zingizning fikringizcha, sxematik fayllarni yuklab olishingiz va o'zgartirishingiz mumkin:)

17 -qadam: Natijalar

Men quvvat modulini quyosh paneli va zaryad regulyatori o'rtasida ulash orqali sozlashni yakunladim va uni yoqish bilanoq u mening WiFi routerimga ulanadi va ma'lumotlar doimiy ravishda mening smartfonimdagi Blynk ilovasida e'lon qilinadi. Bu qaerda bo'lishimdan qat'i nazar, Internetga ulanish imkoniyati borligida, zaryadlash parametrlari haqidagi real vaqtda ma'lumotlarni beradi! Loyihaning yaxshi ishlayotganini ko'rib o'zimni yaxshi his qilaman:)

Eksperimental maqsadda men 50 vattli quyosh paneli va 12V 18AH qo'rg'oshin kislotali batareyasi yordamida sozlamani sinab ko'rdim.

18 -qadam: Arduino kodi

Bu erda men loyiham uchun ishlatgan to'liq Arduino kodi.

Loyihaning to'g'ri ishlashi uchun sizga kerak bo'lgan bir nechta kutubxonalar mavjud:

Blynk asosiy kutubxonasi

Adafruit_GFX kutubxonasi

Adafruit_SSD1306 kutubxonasi

Umid qilamanki, bu loyiha foydali bo'ldi. Loyihalarimni jamoangiz bilan bo'lishish orqali qo'llab -quvvatlashni o'ylab ko'ring:)

Loyihaga oid har qanday fikr -mulohazalaringizni yoki sharhlaringizni yozib qoldiring. Kuningiz xayrli o'tsin !

Bu loyiha panellarimdan yig'ib oladigan energiya miqdorini kuzatishga yordam beradi. Keling, uglerod izlarini kamaytirish va barqaror muhit yaratish uchun qayta tiklanadigan energiya manbalariga ko'proq e'tibor qaratish uchun bir qadam tashlaylik:)