Arduino Energy Cost elektr hisoblagich qurilmasi: 13 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Siz elektr energiyasi uchun juda ko'p pul to'laysizmi?

Chovgum yoki isitgich qancha elektr energiyasi iste'mol qilishini bilmoqchimisiz?

O'zingizning portativ energiya narxini hisoblagichini yarating!

Men ushbu qurilmadan qanday foydalanishni topdim.

1 -qadam: Tayyorgarlik. Asboblar vintlari va sarf materiallari

Ushbu loyihani amalga oshirish uchun sizga bir nechta narsalar kerak bo'ladi.

• XOD IDE o'rnatilgan uy kompyuteri.
• 3D printer.

Asboblar:

• Qaychi.
• Tornavida.
• Pense.
• Lehimlash asboblari.
• Igna fayli.

Sarf materiallari:

• Zımpara.
• Quvurlarni qisqartirish.
• 220 V kuchlanishli 14 AWG simlari yoki undan kam.
• 5V mantiqiy sxemasi uchun 24 yoki 26 AWG simlari.

Vintlar:

• Vint M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) uzunligi 20 mm.
• Vint M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) uzunligi 10 mm.
• Vint M2 / M2.5 (DIN7981 yoki boshqa).
• Olti burchakli somun M3 (DIN 934/ DIN 985).

2 -qadam: Tayyorgarlik. Elektronika

Qurilmani yaratish uchun sizga ba'zi elektron komponentlar kerak bo'ladi. Keling, qaysi biri ekanligini aniqlaylik.

Birinchidan, sizga AC oqim sensori kerak.

Qurilma yuqori oqim bilan ishlashi mumkin, shuning uchun sensor mos bo'lishi kerak. Internetda men Allegro tomonidan ishlab chiqarilgan ACS712 sensorini topdim.

1 x 20A diapazonli oqim sensori ACS712 moduli ~ 9 $;

Bu sensor analog va Hall effekti yordamida tokni o'lchaydi. O'lchangan qiymatni uzatish uchun bitta sim ishlatiladi. Bu juda to'g'ri bo'lmasligi mumkin, lekin menimcha, bunday qurilma uchun bu etarli. ACS712 sensori har xil maksimal o'lchov chegaralari bilan uch xil bo'lishi mumkin:

• ACS712ELCTR-05B (maksimal 5 amper);
• ACS712ELCTR-20A (maksimal 20 amper);
• ACS712ELCTR-30A (maksimal 30 amper).

Siz kerakli versiyani tanlashingiz mumkin. Men 20 amperli versiyasini ishlataman. Menimcha, rozetkalardagi oqim bu qiymatdan oshmaydi.

Sensor ma'lumotlarini o'qish va boshqa barcha hisoblarni bajarish uchun sizga nazoratchi kerak.

Albatta, men Arduino -ni tanladim. Menimcha, bunday DIY loyihalari uchun qulayroq narsa yo'q. Mening vazifam qiyin emas, shuning uchun menga chiroyli taxta kerak emas. Men Arduino Micro sotib oldim.

1 x Arduino Micro ~ 20 dollar;

Men AC 220V kuchlanishini o'lchashni rejalashtirayotganimda, Arduino 12Vgacha doimiy kuchlanish bilan ishlaydi. Bundan tashqari, ACS sensori aniq 5 voltli quvvat bilan ta'minlanishi kerak. Muammoni hal qilish uchun men 220 dan 5 voltsgacha AC to DC konvertorini sotib oldim.

1 x AC tok quvvat moduliga kirish manbai: AC86-265V chiqishi: 5V 1A ~ 7 $;

Men bu konvertorni Arduino va sensorni quvvatlantirish uchun ishlataman.

O'lchovlarimni tasavvur qilish uchun men ekranda sarflangan pul miqdorini ko'rsataman. Men 8x2 belgidan iborat LCD displeydan foydalanaman.

1 x 0802 LCD 8x2 belgili LCD displey moduli 5V ~ 9 $;

Bu kichik o'lchamli, Arduino displeyi bilan mos keladi. Nazoratchi bilan aloqa qilish uchun u o'z ma'lumotlar avtobusidan foydalanadi. Bundan tashqari, bu displeyning orqa nuri bor, u har xil rangda bo'lishi mumkin. Men apelsinni oldim.

3 -qadam: Tayyorgarlik. Sonnektorlar

Qurilmaning o'z vilkasi va rozetkasi bo'lishi kerak.

Uyda sifatli va ishonchli ulanishni o'rnatish juda qiyin. Bundan tashqari, men qurilmani hech qanday simlar va simlarsiz ko'chma va ixcham bo'lishini xohlardim.

Men har qanday qismlarini ishlatish uchun ularni qismlarga ajratish uchun apparat do'konidan universal rozetkalar va vilkalarni sotib olishga qaror qildim. Men sotib olgan ulagichlar F tipli yoki Shuko deb ataladi. Bu aloqa butun Evropa Ittifoqida qo'llaniladi. Turli xil ulagichlar mavjud, masalan, A yoki B turlari F ga qaraganda bir oz kichikroq va Shimoliy Amerikada ishlatiladi. Soketlarning ichki o'lchamlari va vilkalarning tashqi o'lchamlari barcha turdagi ulagichlar uchun standartlashtirilgan.

Qo'shimcha ma'lumot olish uchun siz turli xil rozetkalar haqida o'qishingiz mumkin.

Bir nechta rozetkalarni demontaj qilib, ularning ichki qismlarini osongina olib tashlash mumkinligini topdim. Bu qismlar deyarli bir xil mexanik o'lchamlarga ega. Men ulardan foydalanishga qaror qildim.

Shunday qilib, shaxsiy qurilmani yaratish uchun sizga kerak:

• Ulanish turini tanlang;
• Foydalanish mumkin bo'lgan va osonlikcha demontaj qilinishi mumkin bo'lgan vilkalar va rozetkalarni toping;
• Ularning ichki qismlarini olib tashlang.

Men bu rozetkadan foydalandim:

1 x Erga ulangan ayol vilkasi 16A 250V ~ 1 $;

Va bu vilka:

1 x Erkak vilkasi 16A 250V ~ 0, 50 $;

4 -qadam: Tayyorgarlik. 3D bosib chiqarish

Qurilmaning korpus qismlarini 3D printerda chop etdim. Men har xil rangdagi ABS plastmassadan foydalandim.

Bu erda qismlar ro'yxati:

• Asosiy tanasi (binafsha rang) - 1 dona;
• Orqa qopqoq (sariq) - 1 dona;
• Soket qutisi (pushti) - 1 dona;
• Qopqoq qutisi (qizil) - 1 dona;

Asosiy korpusda oqim sensori va orqa qopqog'ini mahkamlash uchun burama teshiklari mavjud.

Orqa qopqoqda AC-DC konvertorini mahkamlash uchun tishli teshiklar va Arduino Micro-ni ulash uchun mahkamlagich mavjud.

Barcha qismlarda displey, vilka va rozetkalarni mahkamlash uchun M3 vintlari uchun teshiklar mavjud.

Soket qutisi va vilka qismlariga e'tibor bering.

Bu qismlarning ichki yuzalari oldindan ulagichlarim uchun oldindan modellashtirilgan. Oldingi bosqichdan ajratilgan ulagichlar uchun.

Shunday qilib, agar siz o'zingizning shaxsiy qurilmangizni ishlab chiqarishni xohlasangiz va vilkasini rozetkalari menikidan farq qilsa, siz rozetka va vilka 3D modellarini to'g'rilashingiz yoki o'zgartirishingiz kerak.

STL modellari qo'shimchada. Agar kerak bo'lsa, manba SAPR modellarini biriktirishim mumkin.

5 -qadam: yig'ish. Soket qutisi

Materiallar ro'yxati:

1. 3D bosilgan rozetka qutisi - 1 dona;
2. Rozetka - 1 dona;
3. Yuqori kuchlanishli simlar (14 AWG yoki undan kam).

O'rnatish jarayoni:

Eskizga qarang. Rasm sizga yig'ilishda yordam beradi.

• Rozetkani tayyorlang (2 -rasm). Soket to'xtash joyiga qadar korpusga mahkam o'rnashishi kerak. Agar kerak bo'lsa, rozetkaning konturini zımpara yoki igna bilan ishlang.
• Yuqori kuchlanishli simlarni rozetkaga ulang. Terminal bloklari yoki lehimdan foydalaning.
• Soketni (poz. 2) korpusga joylashtiring (1 -pozitsiya).

Majburiy emas:

Kassadagi rozetkani korpus ustidagi vint bilan mahkamlang

6 -qadam: yig'ish. Asosiy tanasi

Materiallar ro'yxati:

1. 3D bosilgan asosiy korpus - 1 dona;
2. O'rnatilgan rozetka qutisi - 1 dona;
3. ACS 712 oqim sensori - 1 dona;
4. 8x2 LCD displey - 1 dona;
5. Vint M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) uzunligi 20 mm- 4 dona.
6. Vint M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm uzunlikdagi- 4 dona.
7. Vint M2 / M2.5 (DIN7981 yoki boshqa) - 2 dona.
8. Olti burchakli yong'oq M3 (DIN 934/ DIN 985) - 8 dona.
9. 24 yoki 26 AWG simlari.
10. Yuqori kuchlanishli simlar (14 AWG yoki undan kam).

O'rnatish jarayoni:

Eskizga qarang. Rasm sizga yig'ilishda yordam beradi.

• Asosiy tanadagi katta teshikni tayyorlang (1 -rasm). O'rnatilgan soket qutisi unga mahkam o'rnashishi kerak. Agar kerak bo'lsa, teshikning konturini zımpara yoki igna bilan ishlang.
• Soket korpusini (2 -pozitsiya) asosiy korpusga (1 -pozitsiya) joylashtiring va vintlar (6 -pozitsiya) va yong'oqlar (8 -pozitsiya) yordamida mahkamlang.
• Yuqori kuchlanishli simlarni oqim sensoriga ulang (3 -rasm). Terminal bloklaridan foydalaning.
• Vintlar yordamida (7 -pozitsiya) oqim sensori (3 -pozitsiya) asosiy tanasi (1 -pozitsiya) bilan mahkamlanadi.
• Simlarni displeyga (4 -pozitsiya) va oqim sensoriga (3 -pozitsiya) ulang yoki lehimlang.
• Vintlar (5 -pozitsiya) va yong'oqlar (8 -pozitsiya) yordamida displeyni (4 -pozitsiya) asosiy korpus (1 -pozitsiya) bilan mahkamlang.

7 -qadam: yig'ish. Plug qutisi

Materiallar ro'yxati:

1. 3D bosilgan vilka qutisi - 1 dona;
2. Vilka - 1 dona;
3. Yuqori kuchlanishli simlar (14 AWG yoki undan kam).

O'rnatish jarayoni:

Eskizga qarang. Rasm sizga yig'ilishda yordam beradi.

• Elektr vilkasini tayyorlang (2 -rasm). Tiqin to'xtaguncha korpusga mahkam o'rnashishi kerak. Agar kerak bo'lsa, rozetkaning konturini zımpara yoki igna bilan ishlang.
• Yuqori kuchlanishli simlarni vilkaga ulang (2 -rasm). Terminal bloklari yoki lehimdan foydalaning.
• Kosonga vilkasini (poz. 2) joylashtiring (1 -pozitsiya).

Majburiy emas:

Qutidagi vilkasini vint bilan mahkamlang. Vidalanadigan joy eskizda ko'rsatilgan

8 -qadam: yig'ish. Orqa qopqoq

Materiallar ro'yxati:

1. 3D bosilgan orqa qopqoq - 1 dona;
2. O'rnatilgan vilka qutisi - 1 dona;
3. AC -DC kuchlanish konvertori - 1 dona;
4. Arduino Micro - 1 dona;
5. Vint M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm uzunlikdagi- 4 dona.
6. Vint M2 / M2.5 (DIN7981 yoki boshqa) - 4 dona.
7. Olti burchakli yong'oq M3 (DIN 934/ DIN 985) - 4 dona.

O'rnatish jarayoni:

Eskizga qarang. Rasm sizga yig'ilishda yordam beradi.

• Orqa qopqoqdagi katta teshikni tayyorlang (1 -rasm). O'rnatilgan vilka qutisi (poz. 2) unga mahkam o'rnashishi kerak. Agar kerak bo'lsa, teshikning konturini zımpara yoki igna bilan ishlang.
• Fiş korpusini (2 -pozitsiya) orqa qopqog'iga (1 -pozitsiya) joylashtiring va vintlar (5 -pozitsiya) va yong'oqlar (7 -pozitsiya) yordamida mahkamlang.
• Arduino-ni (4-rasm) orqa panelga (1-pozitsiya) mahkam o'rnating.
• AC-DC kuchlanish konvertorini (3-pozitsiya) vintlar yordamida (6-pozitsiya) orqa qopqoqqa mahkamlang.

9 -qadam: yig'ish. Lehimlash

Materiallar ro'yxati:

1. Yuqori kuchlanishli simlar (14 AWG yoki undan kam).
2. 24 yoki 26 AWG simlari.

Yig'ish:

Eskizda ko'rsatilgandek, barcha komponentlarni lehimlang.

Elektr vilkasidan yuqori kuchlanishli simlar AC-DC konvertoriga va rozetkadagi kabellarga lehimlanadi.

ACS712 analog oqim sensori bo'lib, u 5V quvvatlanadi. Sensorni Arduino-dan yoki to'g'ridan-to'g'ri AC-DC konverteridan quvvatlantirishingiz mumkin.

• Vcc pin - 5V Arduino pin / 5V AC -DC pin;
• GND - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• OUT - analog A0 Arduino pin;

LCD 8x2 belgi LCD displeyi 3.3-5V kuchlanishli va o'z ma'lumot uzatish shinasiga ega. Displey 8-bitli (DB0-DB7) yoki 4-bitli rejimda (DB4-DB7) muloqot qilishi mumkin. Men 4-bitni ishlatardim. Siz displeyni Arduino yoki AC-DC konvertoridan quvvatlantirishingiz mumkin.

• Vcc pin - 5V Arduino pin / 5V AC -DC pin;
• GND - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• Vo - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• R / V - GND Arduino pin / GND AC -DC pin;
• RS - raqamli 12 Arduino pin;
• E - raqamli 11 Arduino pin;
• DB4 - raqamli 5 Arduino pin;
• DB5 - raqamli 4 Arduino pin;
• DB6 - raqamli 3 Arduino pin;
• DB7 - raqamli 2 Arduino pin;

Bildirishnoma:

Barcha yuqori kuchlanishli simlarni qisqaruvchi quvurlar bilan ajratishni unutmang! Bundan tashqari, AC-DC kuchlanish konverteridagi yuqori kuchlanishli lehimli kontaktlarni ajratib oling. Bundan tashqari, AC-DC kuchlanish konverteridagi yuqori kuchlanishli lehimli kontaktlarni ajratib oling.

Iltimos, 220 V ga ehtiyot bo'ling. Yuqori kuchlanish sizni o'ldirishi mumkin!

Qurilma elektr tarmog'iga ulangan bo'lsa, hech qanday elektron komponentga tegmang.

Qurilma elektr tarmog'iga ulanganida Arduino -ni kompyuterga ulamang.

10 -qadam: yig'ish. Tugatish

Materiallar ro'yxati:

1. Asosiy korpus yig'ilgan - 1 dona;
2. O'rnatilgan orqa qopqoq - 1 dona;
3. Vint M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 mm uzunlikdagi - 4 dona.

O'rnatish jarayoni:

Eskizga qarang. Rasm sizga yig'ilishda yordam beradi.

• Lehimlashni tugatgandan so'ng, barcha simlarni asosiy korpusga mahkam joylashtiring (1 -rasm).
• Hech qaerda ochiq kontaktlar yo'qligiga ishonch hosil qiling. Simlar kesishmasligi va ularning ochiq joylari plastik korpus bilan aloqa qilmasligi kerak.
• Orqa qopqoqni (2 -pozitsiya) vintlar yordamida asosiy korpusga (1 -pozitsiya) mahkamlang (3 -pozitsiya).

11 -qadam: XOD

Arduino kontrollerlarini dasturlash uchun men XOD vizual dasturlash muhitidan foydalanaman. Agar siz elektrotexnika sohasida yangi bo'lsangiz yoki ehtimol men kabi Arduino kontrollerlari uchun oddiy dasturlar yozishni yoqtirsangiz, XOD ni sinab ko'ring. Bu qurilmani tezkor prototiplash uchun ideal vosita.

XOD -da siz dasturlarni to'g'ridan -to'g'ri brauzer oynasida yaratishingiz mumkin. Shaxsan men ish stoli versiyasini afzal ko'raman.

ECEM qurilmam uchun men XODda gabbapeople/elektr o'lchagichlar kutubxonasini yaratdim. Ushbu kutubxonada bitta dasturni yaratish uchun kerak bo'lgan barcha tugunlar mavjud. Shuningdek, u tayyorlangan dastur namunasini o'z ichiga oladi. Shunday qilib, uni XOD ish maydoningizga qo'shganingizga ishonch hosil qiling.

Jarayon:

• XOD IDE dasturini kompyuteringizga o'rnating.
• Gabbapeople/elektr hisoblagich kutubxonasini ish maydoniga qo'shing.
• Yangi loyiha yarating va uni smth deb nomlang.

Keyin, men ushbu qurilmani XOD -da qanday dasturlashni tasvirlab beraman.

Men ham oxirgi ko'rsatma bosqichida dasturning kengaytirilgan versiyasi bilan ekran tasvirini biriktirdim.

12 -qadam: dasturlash

Bu erda sizga kerak bo'lgan tugunlar:

Acs712-20a-ac-oqim sensori tuguni

Bu yamoqqa qo'yiladigan birinchi tugun. U bir lahzali tokni o'lchash uchun ishlatiladi. Bu kutubxonada 3 xil turdagi tugun mavjud. Ular amperni o'lchash qopqog'i turida farqlanadi. Sensor turiga mos keladiganini tanlang. Men acs712-20a-ac-oqim sensori tugunini joylashtiraman. Bu tugun amperdagi oqim intensivligining qiymatini chiqaradi.

Ushbu tugunning PORT piniga men joriy sensori ulangan Arduino Micro pinining qiymatini qo'yishim kerak. Men sensorning signal pinini A0 Arduino piniga lehimladim, shuning uchun A0 qiymatini PORT piniga qo'ydim.

Qurilmani yoqgandan so'ng, oqim intensivligini doimiy ravishda o'lchash uchun UPD pinidagi qiymat "Doimiy" ga o'rnatilishi kerak. ACni o'lchash uchun men chastotani ko'rsatishim kerak. Mening elektr tarmog'imda AC chastotasi 50 Gts ga teng. Men 50 qiymatini FRQ chastotali piniga qo'ydim.

Ko'paytirish tuguni

U elektr quvvatini hisoblab chiqadi. Elektr quvvati - bu tokning kuchlanishni ko'paytirish mahsuloti.

Ko'paytirish tugunini qo'ying va uning pinlaridan birini sensor tuguniga ulang va AC kuchlanish qiymatini ikkinchi pinga qo'ying. Men 230 qiymatini qo'ydim. Bu mening elektr tarmog'imdagi kuchlanishni bildiradi.

Integratsiya-dt tuguni

Oldingi ikkita tugun yordamida qurilmaning oqimi va quvvatini darhol o'lchash mumkin. Biroq, vaqt o'tishi bilan energiya iste'moli qanday o'zgarishini hisoblashingiz kerak. Buning uchun siz integratsiya-dt tugunidan foydalanib, tezkor quvvat qiymatini birlashtira olasiz. Bu tugun joriy quvvat qiymatini to'playdi.

UPD pin yig'ilgan qiymat yangilanishini ishga tushiradi, RST pin esa to'plangan qiymatni nolga qaytaradi.

Pul uchun tugun

Integratsiyadan so'ng, integratsiya-dt tugunining chiqishida siz sekundiga vattda elektr quvvatini olasiz. Pulni hisoblashni qulayroq qilish uchun pulni tugunni yamoqqa joylashtiring. Bu tugun quvvat sarfini sekundiga vattdan soatiga kilovattga aylantiradi va yig'ilgan qiymatni bir kilovatt soatiga ko'paytiradi.

Bir kilovatt soatlik narxini XXR piniga qo'ying.

Pulli tugun yordamida elektr energiyasini iste'mol qilishning yig'ilgan qiymati sarflangan pul miqdoriga aylanadi. Bu tugun uni dollarda chiqaradi.

Bu qiymatni ekranning ekranida ko'rsatish kifoya.

Matn-lcd-8x2 tuguni

Men LCD displeyni 2 qatorli 4 8 belgidan foydalanardim. Men bu displey uchun matn-lcd-8x2 tugunini qo'ydim va barcha port pin qiymatlarini o'rnatdim. Ushbu port pinlari displey lehimlangan Arduino mikro portlariga mos keladi.

Displeyning birinchi qatorida, L1 pinida men "Total:" qatorini yozdim.

Men displeyning ikkinchi qatoridagi pul miqdorini ko'rsatish uchun pul tugunining chiqish pinini L2 pin bilan bog'ladim.

Yamoq tayyor.

Deploy -ni bosing, taxta turini tanlang va uni qurilmaga yuklang.

13 -qadam: kengaytirilgan dastur

Dasturni avvalgi bosqichdan o'zingiz uzaytirishingiz mumkin. Masalan, biriktirilgan skrinshotga qarang.

Plaginni qanday o'zgartirish mumkin?

• Boshqa hisob-kitoblarsiz ekrandagi bir lahzali oqim qiymatini chiqarish uchun acs712-20a-ac-oqim sensori chiqishini to'g'ridan-to'g'ri displey tuguniga ulang.
• Hozirgi vaqtda iste'mol qilinadigan elektr energiyasini chiqarish uchun ko'paytirish tugunining chiqishini to'g'ridan -to'g'ri displey tuguniga ulang;
• To'plangan iste'mol qiymatini chiqarish uchun integratsiya-dt tugunining chiqishini to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatish tuguniga ulang;
• Tugmani bosib hisoblagichni qayta o'rnating. Bu yaxshi fikr, lekin men qurilmamdagi tugma uchun joy qo'shishni unutganman =). Tugma tugunini yamoqqa qo'ying va uning PRS pinini integratsiya-dt tugunining RST pimi bilan bog'lang.
• Siz 8x2 dan kattaroq ekranli qurilma yaratishingiz va bir vaqtning o'zida barcha parametrlarni ko'rsatishingiz mumkin. Agar siz men kabi 8x2 ekranni ishlatmoqchi bo'lsangiz, barcha qiymatlarni qatorlarga moslashtirish uchun concat, format-number, pad-no-zero tugunlaridan foydalaning.

O'z qurilmangizni yarating va uydagi eng ochko'z texnikani bilib oling!

Siz elektr energiyasini tejash uchun ushbu qurilmani uy xo'jaligida juda foydali deb topishingiz mumkin.

Ko'rishguncha.