Kifaa cha Mita ya Umeme ya Gharama ya Arduino: Hatua 13 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Je! Unalipa sana bili zako za umeme?

Je! Unataka kujua ni kiasi gani cha umeme kinachotumia kettle yako au hita?

Tengeneza mita yako ya umeme ya gharama ya Nishati!

Tazama jinsi nilivyopata matumizi ya kifaa hiki.

Hatua ya 1: Maandalizi. Vifaa vya screws na matumizi

Unahitaji vitu kadhaa kutengeneza mradi huu.

• Kompyuta ya nyumbani na XOD IDE imewekwa.
• Printa ya 3D.

Zana:

• Clippers.
• Bisibisi.
• Vipeperushi.
• Zana za kuganda.
• Faili ya sindano.

Matumizi:

• Sandpaper.
• Punguza zilizopo.
• Waya 14 za AWG au chini kwa mzunguko wa 220V.
• Waya 24 au 26 za AWG kwa mzunguko wa mantiki wa 5V.

Screws:

• Parafujo M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) urefu wa 20mm.
• Parafujo M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) urefu wa 10mm.
• Parafujo M2 / M2.5 (DIN7981 au nyingine).
• Hex nati M3 (DIN 934 / DIN 985).

Hatua ya 2: Maandalizi. Umeme

Ili kuunda kifaa unahitaji vifaa kadhaa vya elektroniki. Wacha tuangalie ni zipi.

Kwanza kabisa, unahitaji sensa ya sasa ya AC.

Kifaa kinaweza kufanya kazi na mkondo wa juu, kwa hivyo sensor inapaswa kufaa. Kwenye mtandao, nilipata sensa ya ACS712 iliyotengenezwa na Allegro.

1 x 20A anuwai ya Sura ya Sura ya ACS712 ~ 9 $;

Sensor hii ni analog na inachukua hatua za sasa kutumia athari ya Jumba. Inatumia waya moja kupitisha thamani iliyopimwa. Inaweza kuwa sio sahihi sana, lakini nadhani inatosha kwa kifaa kama hicho. Sensorer ya ACS712 inaweza kuwa ya aina tatu na viwango tofauti vya upimaji:

• ACS712ELCTR-05B (5 amperes max);
• ACS712ELCTR-20A (20 amperes max);
• ACS712ELCTR-30A (30 amperes max).

Unaweza kuchagua toleo unalohitaji. Ninatumia toleo la 20 amp. Sidhani sasa katika mifuko yangu inazidi thamani hii.

Unahitaji kidhibiti, kusoma data ya sensa na kufanya mahesabu mengine yote.

Kwa kweli, nilichagua Arduino. Nadhani hakuna kitu rahisi zaidi kwa miradi kama hiyo ya DIY. Kazi yangu sio ngumu, kwa hivyo sihitaji bodi ya kupendeza. Nilinunua Arduino Micro.

1 x Arduino Micro ~ 20 $;

Arduino inaendeshwa na voltage ya DC hadi 12V wakati nilikuwa naenda kupima voltage AC 220V. Kwa kuongezea, sensa ya ACS inapaswa kuwezeshwa na volts 5 halisi. Ili kutatua shida, nilinunua kibadilishaji cha AC hadi DC kutoka volts 220 hadi 5.

1 x AC kwa Pembejeo ya Ugavi wa Moduli ya Nguvu ya DC: Pato la AC86-265V: 5V 1A ~ 7 $;

Ninatumia kibadilishaji hiki kuwezesha Arduino na sensorer.

Ili kuibua vipimo vyangu, l onyesha kiwango cha pesa kilichotumiwa kwenye skrini. Ninatumia onyesho hili la herufi 8x2 ya LCD.

1 x 0802 LCD 8x2 Tabia ya kuonyesha LCD Module 5V ~ 9 $;

Hii ni ndogo, inaambatana na onyesho la Arduino. Inatumia basi ya data mwenyewe kuwasiliana na mdhibiti. Pia, onyesho hili lina taa ya nyuma ambayo inaweza kuwa moja ya rangi tofauti. Nilipata ile ya rangi ya chungwa.

Hatua ya 3: Maandalizi. Viunganishi

Kifaa kinapaswa kuwa na kuziba nguvu na tundu.

Ni ngumu sana kufanya unganisho la kuziba bora na la kuaminika nyumbani. Pia, nilitaka kifaa hicho kiweze kubebeka na kushikamana bila kamba na waya wowote.

Niliamua kununua soketi za ulimwengu wote na kuziba kwenye duka la vifaa ili kuzitenganisha ili zitumie sehemu zao zozote. Viunganishi ambavyo nilinunua ni aina ya F au kama wanavyoitwa Shuko. Uunganisho huu unatumika kote Jumuiya ya Ulaya. Kuna aina tofauti za kontakt, kwa mfano, aina za A au B ni ndogo kidogo kuliko F na hutumiwa Kaskazini mwa Amerika. Vipimo vya ndani vya soketi na vipimo vya nje vya plugs vimewekwa sawa kwa viunganisho vyote vya aina hiyo.

Kwa habari zaidi, unaweza kusoma juu ya aina tofauti za tundu hapa.

Kutenganisha soketi chache, niligundua kuwa sehemu zao za ndani zinaweza kutolewa kwa urahisi. Sehemu hizi zina vipimo sawa vya mitambo. Niliamua kuzitumia.

Kwa hivyo, kuunda kifaa mwenyewe unahitaji:

• Chagua aina ya unganisho;
• Tafuta plugs na soketi ambazo unaweza kutumia, na ambazo zinaweza kutenganishwa kwa urahisi;
• Ondoa sehemu zao za ndani.

Nilitumia tundu hili:

1 x Kiunga cha Kike kilichochomwa 16A 250V ~ 1 $;

Na kuziba hii:

1 x kuziba ya kiume 16A 250V ~ 0, 50 $;

Hatua ya 4: Maandalizi. Uchapishaji wa 3D

Nilichapisha sehemu za mwili za kifaa kwenye printa ya 3D. Nilitumia plastiki ya ABS ya rangi tofauti.

Hapa kuna orodha ya sehemu:

• Mwili kuu (zambarau) - kipande 1;
• Kifuniko cha nyuma (njano) - kipande 1;
• Kesi ya tundu (pink) - kipande 1;
• Kesi ya kuziba (nyekundu) - kipande 1;

Mwili kuu una mashimo ya kufunga ili kufunga sensorer ya sasa na kifuniko cha nyuma.

Jalada la nyuma lina mashimo ya kufunga ili kufunga kigeuzi cha AC-DC na kiunga-kifupi cha kushikamana na kuambatanisha Arduino Micro.

Sehemu zote zina mashimo ya screws za M3 kurekebisha onyesho la kuziba, kuziba na tundu.

Zingatia kesi ya tundu na sehemu za kesi ya kuziba.

Nyuso za ndani za sehemu hizi zimepangwa kabla kwa viunganisho vyangu. Kwa zile viunganisho vilivyotenganishwa kutoka kwa hatua ya awali.

Kwa hivyo, ikiwa unataka kutengeneza kifaa chako mwenyewe na viunganisho vyako vya kuziba na tundu vinatofautiana na vyangu, unahitaji kurekebisha au kurekebisha kesi ya tundu na mifano ya kesi ya kuziba ya 3D.

Mifano za STL ziko kwenye kiambatisho. Ikiwa ni lazima, ninaweza kushikamana na mifano ya CAD ya chanzo.

Hatua ya 5: Kukusanyika. Uchunguzi wa Tundu

Orodha ya nyenzo:

1. Kesi ya tundu iliyochapishwa ya 3D - kipande 1;
2. Tundu - kipande 1;
3. Waya wa juu (14 AWG au chini).

Mchakato wa kukusanyika:

Angalia mchoro. Picha hiyo itakusaidia na mkutano.

• Andaa tundu (pos. 2). Tundu linapaswa kutoshea ndani ya kesi hiyo mpaka daraja la kusimama. Ikiwa ni lazima, fanya mtaro wa tundu na sandpaper au faili ya sindano.
• Unganisha waya za voltage nyingi kwenye tundu. Tumia vizuizi vya terminal au soldering.
• Ingiza tundu (pos. 2) kwenye kesi (pos. 1).

Hiari:

Kurekebisha tundu katika kesi hiyo na screw kupitia jukwaa kwenye kesi hiyo

Hatua ya 6: Kukusanyika. Mwili kuu

Orodha ya nyenzo:

1. 3D iliyochapishwa mwili kuu - kipande 1;
2. Kesi ya tundu iliyokusanywa - kipande 1;
3. Sensor ya sasa ya ACS 712 - kipande 1;
4. Onyesho la LCD la 8x2 - kipande 1;
5. Parafujo M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) urefu wa 20mm- vipande 4.
6. Parafujo M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) urefu wa 10mm- vipande 4.
7. Parafujo M2 / M2.5 (DIN7981 au nyingine) - vipande 2.
8. Hex nut M3 (DIN 934 / DIN 985) - vipande 8.
9. Waya 24 au 26 za AWG.
10. Waya wa juu (14 AWG au chini).

Mchakato wa kukusanyika:

Angalia mchoro. Picha hiyo itakusaidia na mkutano.

• Andaa shimo kubwa kwenye mwili kuu (pos. 1). Kesi ya tundu iliyokusanyika inapaswa kutoshea ndani yake. Ikiwa ni lazima, chagua mtaro wa shimo na sandpaper au faili ya sindano.
• Ingiza kasha la tundu (pos. 2) kwa mwili kuu (pos. 1) na uifunge kwa kutumia screws (pos. 6) na karanga (pos. 8).
• Unganisha waya za voltage kubwa kwenye sensorer ya sasa (pos. 3). Tumia vizuizi vya wastaafu.
• Funga sensorer ya sasa (pos. 3) na mwili kuu (pos. 1) kwa kutumia screws (pos. 7).
• Unganisha au uunganishe waya kwenye onyesho (pos. 4) na kwa sensa ya sasa (pos. 3)
• Funga onyesho (pos. 4) na mwili kuu (pos. 1) ukitumia screws (pos. 5) na karanga (pos. 8).

Hatua ya 7: Kukusanyika. Kesi ya kuziba

Orodha ya nyenzo:

1. Kesi ya kuziba ya 3D - kipande 1;
2. Kuziba - kipande 1;
3. Waya wa juu (14 AWG au chini).

Mchakato wa kukusanyika:

Angalia mchoro. Picha hiyo itakusaidia na mkutano.

• Andaa kuziba (pos. 2). Kuziba inapaswa kutoshea ndani ya kesi hiyo hadi kusimama. Ikiwa ni lazima, fanya mtaro wa tundu na sandpaper au faili ya sindano.
• Unganisha waya za voltage kwenye kuziba (pos. 2). Tumia vizuizi vya terminal au soldering.
• Ingiza plug (pos. 2) kwenye kesi (pos. 1).

Hiari:

Rekebisha kuziba kwenye kesi na screw. Mahali ya screw inaonyeshwa kwenye mchoro

Hatua ya 8: Kukusanyika. Jalada la Nyuma

Orodha ya nyenzo:

1. Jalada la nyuma la kuchapishwa la 3D - kipande 1;
2. Kesi ya kuziba iliyokusanywa - kipande 1;
3. Kigeuzi cha voltage cha AC-DC - kipande 1;
4. Arduino Micro - kipande 1;
5. Parafujo M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) urefu wa 10mm- vipande 4.
6. Parafujo M2 / M2.5 (DIN7981 au nyingine) - vipande 4.
7. Hex nut M3 (DIN 934 / DIN 985) - vipande 4.

Mchakato wa kukusanyika:

Angalia mchoro. Picha hiyo itakusaidia na mkutano.

• Andaa shimo kubwa kwenye kifuniko cha nyuma (pos. 1). Kesi ya kuziba iliyokusanywa (pos. 2) inapaswa kutoshea ndani yake. Ikiwa ni lazima, chagua mtaro wa shimo na sandpaper au faili ya sindano.
• Ingiza kasha la kuziba (pos. 2) kwenye kifuniko cha nyuma (pos. 1) na uifunge kwa kutumia visu (pos. 5) na karanga (pos. 7).
• Ambatisha Arduino (pos. 4) kwenye kifuniko cha nyuma (pos. 1) ukitumia unganisho linalofaa.
• Funga kibadilishaji cha voltage cha AC-DC (pos. 3) kwa kifuniko cha nyuma (pos. 1) ukitumia screws (pos. 6).

Hatua ya 9: Kukusanyika. Kufundisha

Orodha ya nyenzo:

1. Waya wa juu (14 AWG au chini).
2. Waya 24 au 26 za AWG.

Kukusanyika:

Weka vifaa vyote pamoja kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro.

Waya wa juu kutoka kuziba huuzwa kwa kibadilishaji cha AC-DC na nyaya kutoka kwa tundu.

ACS712 ni sensorer ya sasa ya analog, na inaendeshwa na 5V. Unaweza kuwezesha sensa kutoka Arduino au kutoka kwa kibadilishaji cha AC-DC moja kwa moja.

• Pini ya Vcc - 5V pini ya Arduino / 5V pini ya AC-DC;
• GND - GND pini ya Arduino / pini ya GND AC-DC;
• OUT - pini ya Analog A0 Arduino;

Uonyesho wa LCD 8x2 Tabia ya LCD inaendeshwa na 3.3-5V na ina basi ya data. Onyesho linaweza kuwasiliana kwa 8-bit (DB0-DB7) au 4-bit mode (DB4-DB7). Nilitumia 4-bit moja. Unaweza kuwezesha onyesho kutoka Arduino au kutoka kwa kibadilishaji cha AC-DC.

• Pini ya Vcc - 5V pini ya Arduino / 5V pini ya AC-DC;
• GND - GND pini ya Arduino / pini ya GND AC-DC;
• Vo - GND pini ya Arduino / pini ya GND AC-DC;
• R / W - pini ya GND Arduino / pini ya GND AC-DC;
• RS - pini 12 ya Arduino;
• E - dijiti 11 pini ya Arduino;
• DB4 - dijiti 5 pini ya Arduino;
• DB5 - dijiti 4 pini ya Arduino;
• DB6 - dijiti 3 pini ya Arduino;
• DB7 - dijiti 2 pini ya Arduino;

Arifa:

Usisahau kutenganisha waya zote za voltage na zilizopo za kupungua! Pia, jitenga kwa mawasiliano ya voltage ya juu kwenye kibadilishaji cha voltage cha AC-DC. Pia, jitenga kwa mawasiliano ya voltage ya juu kwenye kibadilishaji cha voltage cha AC-DC.

Tafadhali kuwa mwangalifu na 220V. Voltage ya juu inaweza kukuua!

Usiguse sehemu yoyote ya elektroniki wakati kifaa kimeunganishwa kwenye gridi ya umeme.

Usiunganishe Arduino na kompyuta wakati kifaa kimeunganishwa kwenye gridi ya umeme.

Hatua ya 10: Kukusanyika. Maliza

Orodha ya nyenzo:

1. Imekusanywa mwili kuu - kipande 1;
2. Kifuniko cha nyuma kilichokusanywa - kipande 1;
3. Parafujo M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) urefu wa 10mm - vipande 4.

Mchakato wa kukusanyika:

Angalia mchoro. Picha hiyo itakusaidia na mkutano.

• Baada ya kumaliza kutengenezea, weka waya wote salama kwenye mwili kuu (pos. 1).
• Hakikisha kuwa hakuna mawasiliano ya wazi popote. Waya haipaswi kukatiza, na sehemu zao wazi hazipaswi kuwasiliana na mwili wa plastiki.
• Funga kifuniko cha nyuma (pos. 2) kwa mwili kuu (pos. 1) ukitumia screws (pos. 3).

Hatua ya 11: XOD

Kupanga vidhibiti vya Arduino, ninatumia mazingira ya programu ya kuona ya XOD. Ikiwa wewe ni mpya kwa uhandisi wa umeme au labda unapenda tu kuandika programu rahisi za watawala wa Arduino kama mimi, jaribu XOD. Ni chombo bora cha utaftaji wa vifaa vya haraka.

Katika XOD unaweza kuunda programu moja kwa moja kwenye dirisha la kivinjari. Binafsi, napendelea toleo la eneo-kazi.

Kwa kifaa changu cha ECEM, niliunda maktaba ya gabbapeople / mita ya umeme katika XOD. Maktaba hii ina nodi zote unazohitaji kufanya programu sawa. Inajumuisha pia mfano wa programu iliyoandaliwa. Kwa hivyo, hakikisha kuiongeza kwenye nafasi yako ya kazi ya XOD.

Mchakato:

• Sakinisha programu ya XOD IDE kwenye kompyuta yako.
• Ongeza maktaba ya gabbapeople / mita ya umeme kwenye eneo la kazi.
• Unda mradi mpya na uuite smth.

Ifuatayo, nitaelezea jinsi ya kupanga kifaa hiki katika XOD.

Niliambatanisha pia skrini na toleo lililopanuliwa la programu katika hatua ya mwisho inayoweza kufundishwa.

Hatua ya 12: Programu

Hapa kuna node unahitaji:

Nodi ya sensa ya sasa ya acs712-20a

Hii ndio node ya kwanza kuweka kwenye kiraka. Inatumika kupima sasa ya muda mfupi. Katika maktaba hii, kuna aina 3 tofauti za nodi. Zinatofautiana katika aina ya cap ya kipimo cha amperage. Chagua ile inayolingana na aina yako ya sensa. Ninaweka nodi ya sensa ya acs712-20a-ac-current-sensor. Node hii hutoa thamani ya kiwango cha sasa katika amperes.

Kwenye pini ya PORT ya nodi hii, napaswa kuweka thamani ya pini ya Arduino Micro ambayo niliunganisha sensa yangu ya sasa. Niliuza pini ya ishara ya sensorer kwa pini ya A0 Arduino, kwa hivyo niliweka thamani ya A0 kwenye pini ya PORT.

Thamani kwenye pini ya UPD inapaswa kuwekwa kwa kuendelea, ili kupima ukali wa sasa mfululizo baada ya kuwasha kifaa. Pia kwa kipimo cha AC, ninahitaji kutaja masafa. Katika gridi yangu ya umeme, masafa ya AC ni sawa na 50 Hz. Ninaweka thamani ya 50 kwenye pini ya masafa ya FRQ.

Node ya kuzidisha

Inahesabu nguvu ya umeme. Nguvu ya umeme ni bidhaa ya kuzidisha kwa sasa kwa voltage.

Weka nodi ya kuzidisha na unganisha moja ya pini zake na nodi ya sensorer na uweke thamani ya voltage ya AC kwa pini ya pili. Niliweka thamani 230. Inamaanisha voltage kwenye gridi yangu ya umeme.

Node ya kuunganisha-dt

Na nodi mbili zilizopita, sasa na nguvu ya kifaa inaweza kupimwa mara moja. Lakini, unahitaji kuhesabu jinsi matumizi ya nguvu hubadilika kwa muda. Kwa hili, unaweza kujumuisha nguvu ya papo hapo kwa kutumia node ya ujumuishaji-dt. Node hii itakusanya thamani ya nguvu ya sasa.

Pini ya UPD inaleta sasisho la kusanyiko la thamani, wakati pini ya RST inawasha tena thamani iliyokusanywa hadi sifuri.

Node ya pesa

Baada ya ujumuishaji, kwenye pato la node ya ujumuishaji-dt, unapata matumizi ya nguvu ya umeme kwa watts kwa sekunde. Ili kuifanya iwe rahisi zaidi kuhesabu pesa zilizotumiwa weka node ya pesa kwenye kiraka. Node hii inabadilisha matumizi ya nguvu kutoka kwa watts kwa sekunde hadi kilowatts kwa saa na kuzidisha thamani iliyokusanywa kwa gharama ya kilowatt moja kwa saa.

Weka bei ya kilowatt moja kwa saa kwenye pini ya PRC.

Pamoja na node ya pesa, thamani ya kusanyiko ya matumizi ya umeme hubadilishwa kuwa kiasi cha pesa kilichotumiwa. Node hii inaitoa kwa dola.

Unachoacha kufanya ni kuonyesha dhamana hii kwenye onyesho la skrini.

Nambari ya maandishi-lcd-8x2

Nilitumia kuonyesha LCD na mistari 2 herufi 8 8. Ninaweka nodi ya maandishi-lcd-8x2 kwa onyesho hili na kuanzisha maadili yote ya bandari. Pini hizi za bandari zinahusiana na bandari ndogo za Arduino ambazo onyesho linauzwa.

Kwenye laini ya kwanza ya onyesho, kwenye pini ya L1, niliandika kamba ya "Jumla:".

Niliunganisha pini ya pato la node ya pesa na pini ya L2, kuonyesha kiwango cha pesa kwenye laini ya pili ya onyesho.

Kiraka ni tayari.

Bonyeza Tumia, chagua aina ya bodi na uipakie kwenye kifaa.

Hatua ya 13: Programu Iliyoongezwa

Unaweza kupanua programu kutoka kwa hatua ya awali peke yako. Kwa mfano angalia skrini iliyoambatanishwa.

Jinsi kiraka kinaweza kubadilishwa?

• Unganisha pato la sensa ya acs712-20a-ac-current-sensor moja kwa moja kwenye nodi ya kuonyesha ili kutoa thamani ya sasa ya sasa kwenye skrini bila mahesabu mengine.
• Unganisha pato la nodi ya kuzidisha moja kwa moja na nodi ya kuonyesha ili kutoa nguvu ya umeme inayotumiwa hivi sasa;
• Unganisha pato la node ya ujumuishaji-dt moja kwa moja na nodi ya onyesho ili kutoa pato la kusanyiko la matumizi;
• Weka upya kaunta kwa kubonyeza kitufe. Ni wazo nzuri, lakini nilisahau kuongeza mahali pa kitufe kwenye kifaa changu =). Weka nodi ya kifungo kwenye kiraka na unganisha pini yake ya PRS na pini ya RST ya node ya unganisho-dt.
• Unaweza kuunda kifaa na skrini iliyo kubwa kuliko 8x2 na uonyeshe vigezo vyote kwa wakati mmoja. Ikiwa utatumia skrini ya 8x2 kama mimi, tumia concat, nambari ya fomati, node za pedi-na-zeroes kutoshea maadili yote kwa safu.

Tengeneza kifaa chako mwenyewe na ujue mbinu ya pupa zaidi nyumbani!

Unaweza kupata kifaa hiki muhimu sana katika kaya kuokoa umeme.

Nitakuona hivi karibuni.