Arduino Energy Meter - V2.0: 12 Cov Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:26

Nyob zoo phooj ywg, zoo siab rov qab los tom qab so ntev. Nyuam qhuav pib kuv tau tshaj tawm Cov Lus Qhia ntawm Arduino Energy Meter uas tau tsim los saib xyuas lub zog los ntawm lub hnub ci vaj huam sib luag (DC Power) hauv kuv lub zos. Nws tau dhau los ua neeg nyiam nyob hauv is taws nem, ntau tus neeg thoob plaws ntiaj teb tau tsim lawv tus kheej. Yog li ntau tus tub ntxhais kawm tau ua nws txoj haujlwm hauv tsev kawm qib siab los ntawm kev pab los ntawm kuv. Tseem, tam sim no kuv tau txais email thiab lus los ntawm cov tib neeg nrog cov lus nug txog kev kho vajtse thiab software hloov pauv rau kev saib xyuas AC Power noj.

Yog li Hauv Cov Lus Qhia no, Kuv yuav qhia koj yuav ua li cas thiaj ua tau yooj yim wifi qhib AC Zog Meter los ntawm kev siv Arduino/Wemos board. Los ntawm kev siv Lub Tshuab Ntsuas Hluav Taws Xob, koj tuaj yeem ntsuas lub zog siv ntawm ib qho khoom siv hauv tsev. Thaum kawg ntawm txoj haujlwm, Kuv tau ua daim ntawv zoo 3D luam tawm rau qhov haujlwm no.

Lub hom phiaj ntawm kev tsim kev paub ntau ntxiv txog kev siv hluav taws xob yuav yog kev ua kom zoo dua qub thiab txo qis kev siv hluav taws xob los ntawm tus neeg siv. Qhov no yuav txo lawv cov nqi hluav taws xob, ntxiv rau txuag hluav taws xob.

Tau kawg, ntau yam khoom lag luam twb muaj nyob rau kev saib xyuas lub zog, tab sis kuv xav tsim kuv tus kheej version uas yuav tsum yooj yim thiab raug nqi.

Koj tuaj yeem pom tag nrho kuv cov phiaj xwm ntawm:

Kauj Ruam 1: Qhov Chaw thiab Cov Cuab Yeej Yuav Tsum Tau

Cov Cheeb Tsam Yuav Tsum Tau:

1. Wemos D1 mini pro (Amazon / Banggood)

2. Tam sim no Sensor -ACS712 (Amazon)

3. OLED Zaub (Amazon / Banggood)

4. 5V Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob (Aliexpress)

5. Pawg Thawj Coj - 4 x 6cm (Amazon / Banggood)

6. 24 AWG Hlau (Amazon)

7. Header Pins (Amazon / Banggood)

8. Txiv neej-Poj Niam Jumper Xov (Amazon)

9. Ntsia Hlau Terminal (Amazon)

10. Standoff (Banggood)

11. Qhov (socket) AC

12. AC Plug

13. Lub caij nplooj ntoo hlav txuas (Banggood)

14. Rocker Hloov (Banggood)

15. PLA Filament-Silver (GearBest)

16. PLA Filament-Liab (GearBest)

Cov Cuab Yeej Yuav Tsum Tau:

1. Soldering Iron (Amazon)

2. Glue Gun (Amazon)

3. Hlau Cutter/Stripper (Amazon)

4.3D Tshuab Luam Ntawv (Creality CR10S)

Kauj ruam 2: Nws Ua Haujlwm Li Cas?

Daim duab thaiv ntawm tag nrho txoj haujlwm tau qhia saum toj no.

Lub zog los ntawm AC qhov hluav taws xob tau kos thiab dhau los ntawm lub fuse kom tsis txhob muaj kev puas tsuaj rau lub rooj tsav xwm hauv Circuit Court thaum muaj xwm txheej luv luv.

Tom qab ntawd cov kab hluav taws xob AC tau faib ua ob ntu:

1. Mus rau lub nra los ntawm lub ntsuas tam sim no (ACS712)

2. 230V AC/5V DC Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob

5V cov khoom siv hluav taws xob muab lub zog rau lub microcontroller (Arduino/Wemos), Lub ntsuas tam sim no (ACS712) thiab OLED zaub.

AC tam sim no dhau los ntawm kev thauj khoom tau hnov los ntawm qhov ntsuas tam sim no (ACS712) thiab pub rau tus pin analog (A0) ntawm Arduino/Wemos board. Thaum cov khoom siv sib piv tau muab rau Arduino, kev ntsuas lub zog/lub zog ua tiav los ntawm Arduino kos duab.

Kev suav lub zog thiab lub zog los ntawm Arduino/Wemos tau tshwm rau ntawm 0.96 OLED zaub module.

WiFi inbuilt nti ntawm Wemos txuas nrog Lub Tsev Router thiab txuas rau Blynk App. Yog li koj tuaj yeem saib xyuas qhov ntsuas nrog rau ntsuas thiab hloov kho qhov sib txawv ntawm koj li Smartphone ntawm OTA.

Kauj Ruam 3: Nkag Siab AC Basics

Hauv kev tshuaj xyuas AC Circuit, ob qhov hluav taws xob thiab tam sim no sib txawv sinusoidally nrog lub sijhawm.

Lub Hwj Chim Tiag (P):

Qhov no yog lub zog siv los ntawm lub cuab yeej los ua haujlwm muaj txiaj ntsig. Nws tau hais tawm hauv kW.

Lub Hwj Chim Tiag = Voltage (V) x Tam sim no (I) x cosΦ

Lub Hwj Huam Muaj Zog (Q):

Qhov no feem ntau hu ua kev xav lub zog uas yog ntsuas lub zog oscillates ntawm qhov chaw thiab thauj khoom, uas tsis muaj txiaj ntsig ua haujlwm. Nws tau hais tawm hauv kVAr

Reactive Power = Voltage (V) x Tam sim no (I) x sinΦ

Pom Hwj chim (S):

Nws tau txhais raws li cov khoom lag luam ntawm Root-Mean-Square (RMS) Voltage thiab RMS Tam Sim No. Qhov no kuj tuaj yeem txhais tau tias yog qhov tshwm sim ntawm lub zog tiag thiab rov ua haujlwm. Nws tau qhia hauv kVA

Pom Lub Hwjchim = Voltage (V) x Tam sim no (I)

Kev sib raug zoo ntawm tiag, Reactive thiab Apparent power:

Lub Hwj Chim Tiag = Pom Pom Lub Hwj Chim x cosΦ

Lub zog muaj zog = Pom tau lub zog x sinΦ

(kVA) ² = (kW) ² + (kVAr) ²

Fais Fab Qhov (pf):

Qhov sib piv ntawm lub hwj chim tiag tiag rau lub zog pom hauv lub Circuit Court yog hu ua lub zog zoo.

Lub Hwj Chim Fais Fab = Lub Hwj Chim Tiag/Pom Lub Hwj Chim

Los ntawm cov lus saum toj no nws yog qhov tseeb, peb tuaj yeem ntsuas txhua yam ntawm lub zog nrog rau lub zog ntsuas los ntawm kev ntsuas qhov hluav taws xob thiab tam sim no.

Duab credit: openenergymonitor.org

Kauj ruam 4: Currrent Sensor

AC tam sim no tau ntsuas los ntawm kev siv lub tshuab hloov pauv tam sim no tab sis rau txoj haujlwm no, ACS712 tau raug xaiv los ua tus ntsuas tam sim no vim nws tus nqi qis thiab qhov loj me. ACS712 Tam Sim No Sensor yog Hall Effect qhov ntsuas tam sim no uas ntsuas qhov ntsuas tam sim no thaum raug. Cov hlau nplaum nyob ib puag ncig ntawm AC hlau tau kuaj pom uas muab qhov sib npaug analog tso tawm qhov hluav taws xob. Cov analog voltage tso tawm tom qab ntawd ua tiav los ntawm lub microcontroller txhawm rau ntsuas qhov ntws tam sim no los ntawm kev thauj khoom.

Txhawm rau paub ntau ntxiv txog ACS712 sensor, koj tuaj yeem mus ntsib lub xaib no. Txog kev piav qhia zoo dua ntawm kev ua haujlwm ntawm lub ntsej muag cuam tshuam lub ntsej muag, kuv tau siv daim duab saum toj no los ntawm Embedded-lab.

Kauj Ruam 5: Kev Ntsuas Tam Sim No los ntawm ACS712

Cov zis los ntawm ACS712 Tam Sim No yog AC voltage yoj. Peb yuav tsum suav cov rms tam sim no, qhov no tuaj yeem ua tiav los ntawm cov hauv qab no

1. Ntsuas lub ncov mus rau qhov siab tshaj qhov siab (Vpp)

2. Faib qhov ncov mus rau qhov siab tshaj qhov hluav taws xob (Vpp) los ntawm ob qho kom tau txais qhov siab tshaj qhov hluav taws xob (Vp)

3. Sib npaug nws los ntawm 0.707 kom tau txais rms voltage (Vrms)

Tom qab ntawd muab qhov rhiab heev ntawm qhov ntsuas tam sim no (ACS712) kom tau txais rms tam sim no.

Vp = NPV/2

Vrms = Vp x 0.707

Irms = Vrms x rhiab heev

Qhov rhiab heev rau ACS712 5A module yog 185mV/A, 20A module yog 100mV/A thiab 30A module yog 66mV/A.

Kev Sib Txuas rau qhov ntsuas tam sim no zoo li hauv qab no

ACS712 Arduino/Wemos

VCC ------ 5V

TUG ----- A0

GND ----- NCO

Kauj Ruam 6: Lub Hwj Chim thiab Kev Siv Lub Hwj Chim

Nyuam qhuav pib kuv tau piav qhia qhov pib ntawm ntau yam ntawm AC Power. Ua tus neeg siv hauv tsev, lub zog tiag (kW) yog peb qhov kev txhawj xeeb tseem ceeb. Txhawm rau xam lub hwj chim tiag tiag peb yuav tsum ntsuas rms qhov hluav taws xob, rms tam sim no thiab lub zog ntsuas (pF).

Feem ntau, qhov hluav taws xob qhov hluav taws xob hauv kuv qhov chaw (230V) yuav luag tas li (kev hloov pauv yog qhov tsis tsim nyog). Yog li kuv tawm ntawm ib qho ntsuas los ntsuas qhov hluav taws xob. No tsis ntseeg yog tias koj nqes lub ntsuas hluav taws xob, ntsuas qhov tseeb yog qhov zoo dua hauv kuv qhov xwm txheej. Xijpeem, txoj hauv kev no yog txoj hauv kev pheej yig thiab yooj yim kom ua tiav txoj haujlwm thiab ua tiav lub hom phiaj.

Lwm qhov laj thawj uas tsis siv lub ntsuas hluav taws xob yog vim qhov txwv ntawm Wemos analog pin (tsuas yog ib qho). Txawm hais tias lub sensor ntxiv tuaj yeem txuas tau los ntawm kev siv ADC zoo li ADS1115, rau lub sijhawm tam sim no, kuv tab tom tso nws. Yav tom ntej, yog tias kuv tau sijhawm kuv yuav ntxiv nws ntxiv.

Lub zog muaj zog ntawm lub nra tuaj yeem hloov pauv thaum lub sijhawm sau ntawv lossis los ntawm Smartphone app.

Lub Hwj Chim Tiag (W) = Vrms x Irms x Pf

Vrms = 230V (paub)

Pf = 0.85 (paub)

Irms = nyeem los ntawm qhov ntsuas tam sim no (tsis paub)

Duab credit: imgoat

Kauj Ruam 7: Sib cuam tshuam nrog Blynk App

Raws li Wemos pawg thawj coj saib muaj WiFi nti, kuv xav txuas nws mus rau kuv lub router thiab saib xyuas Lub Zog ntawm cov cuab yeej siv hauv tsev los ntawm kuv Lub Xov Tooj. Qhov zoo ntawm kev siv Wemos board hloov chaw ntawm Arduino yog: ntsuas qhov ntsuas thiab hloov pauv tus lej ntsuas los ntawm lub xov tooj ntawm tes ntawm OTA yam tsis muaj lub cev tsim lub microcontroller ntau zaus.

Kuv tshawb rau qhov kev xaiv yooj yim kom txhua tus nrog kev paub me ntsis tuaj yeem ua tau. Qhov kev xaiv zoo tshaj plaws uas kuv pom yog siv Blynk App. Blynk yog ib qho app uas tso cai tswj hwm Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison thiab ntau yam khoom siv ntxiv. Nws yog sib xws nrog Android thiab iPhone. Hauv Blynk txhua yam khiav ntawm ner️ Lub zog. Thaum koj tsim tus as khauj tshiab, koj tau txais,️2,000 kom pib sim; Txhua tus Widget xav tau qee lub zog los ua haujlwm. Rau qhov haujlwm no, koj xav tau ⚡️2400, yog li koj yuav tsum tau yuav lub zog ntxiv ️⚡️400 (tus nqi qis dua $ 1)

kuv. Ntsuas - 2 x ⚡️200 = ⚡️400

ii. Labeled Tus Nqi Zaub - 2 x 400️400 = ⚡️800

iii. Sliders - 4 x 200️200 = 800️800

ib iv. Ntawv qhia zaub mov - 1x ⚡️400 = ⚡️400

Tag Nrho Lub Zog xav tau rau txoj haujlwm no = 400+800+800+400 = 24️2400

Ua raws cov theem hauv qab no:

Kauj ruam-1: Rub tawm Blynk app

1. Rau hauv

2. Rau iPhone

Kauj Ruam 2: Tau Txais Tus Thawj Coj Token

Txhawm rau txuas Blynk App thiab koj lub khoos phis tawj, koj xav tau Auth Token.1. Tsim tus account tshiab hauv Blynk App.

2. Nias lub cim QR ntawm kab ntawv saum toj kawg nkaus. Tsim tus clone ntawm Txoj Haujlwm no los ntawm kev tshuaj xyuas QR code qhia saum toj no. Thaum nws kuaj pom tiav, tag nrho txoj haujlwm yuav nyob ntawm koj lub xov tooj tam sim.

3. Tom qab tsim txoj haujlwm no, peb yuav xa koj daim Auth Token hla email.

4. Txheeb xyuas koj tus email chaw nyob thiab nrhiav tus Auth Token.

Kauj Ruam 3: Npaj Arduino IDE rau Wemos Board

Txhawm rau upload Arduino code rau Wemos board, koj yuav tsum ua raws li Cov Lus Qhia no

Kauj Ruam 4: Nruab Lub Tsev Qiv Ntawv

Tom qab ntawd koj yuav tsum tau xa cov tsev qiv ntawv mus rau koj li Arduino IDE

Rub tawm Blynk Library

Rub lub tsev qiv ntawv rau OLED Zaub: i. Adafruit_SSD1306 ii. Adafruit-GFX-Lub Tsev Qiv Ntawv

Kauj Ruam 5: Arduino Sketch

Tom qab txhim kho cov tsev qiv ntawv saum toj no, muab tshuaj txhuam Arduino code muab rau hauv qab no.

Nkag mus rau tus lej lees paub los ntawm qib-1, ssid thiab tus password ntawm koj lub router.

Tom qab ntawd upload cov cai.

Kauj Ruam 8: Npaj Circuit Board

Txhawm rau ua kom lub Circuit Court huv si thiab huv si, Kuv tau ua lub rooj tsav xwm Circuit Circuit los ntawm kev siv lub rooj tsav xwm qauv ntawm 4x6 cm. Ua ntej kuv tau siv Tus Txiv Neej Headers Pin rau Wemos Board. Tom qab ntawd kuv tau muab cov poj niam lub taub hau tso rau ntawm pawg thawj coj saib txhawm rau txhawm rau cov laug cam sib txawv:

1. Wemos Board (2 x 8 Pins Poj Niam Header)

2. 5V DC Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob (2 pins +3 pins Poj Niam Header)

3. Tam sim no Sensor Module (3 Pins Poj Niam Header)

4. OLED Zaub (4pins Poj Niam Header)

Thaum kawg, Kuv tau siv lub 2 tus pin ntsia hlau dav hlau rau cov tswv yim AC muab rau lub zog siv.

Tom qab soldering tag nrho cov headers pin, ua qhov txuas raws li qhia saum toj no. Kuv siv 24 AWG soldering hlau rau txhua qhov txuas.

Kev sib txuas yog raws li hauv qab no

1. ACS712:

ACS712 Wemos

Vcc-- 5V

GND - NCO

Qhov hnyav-A0

2. OLED Zaub:

OLED Wemos

Vcc-- 5V

GND-- GND

NPE- D1

SDA-D2

3. Power Supply module:

AC input tus pin (2 tus pin) ntawm lub hwj huam mov module txuas nrog lub dav hlau ntsia hlau.

Cov zis V1pin txuas nrog Wemos 5V thiab GND tus pin txuas nrog rau Wemos GND tus pin.

Kauj Ruam 9: Cov Ntawv Luam 3D

Txhawm rau muab cov khoom lag luam zoo saib, kuv tsim lub thawv rau qhov haujlwm no. Kuv siv Autodesk Fusion 360 los tsim lub thawv. Lub thawv ntawv muaj ob ntu: Hauv qab thiab Sab saum toj. Koj tuaj yeem rub cov ntaub ntawv. STL los ntawm Thingiverse.

Cov hauv qab yog qhov tsim los kom haum rau lub PCB tseem ceeb (4 x 6 cm), Tam Sim No Sensor thiab Fuse Holder. Lub hau sab saum toj yog txhawm rau txuas AC lub qhov (socket) thiab OLED Display.

Kuv siv kuv li Creality CR-10S 3D tshuab luam ntawv thiab 1.75 mm silver PLA thiab liab PLA filament los luam tawm qhov. Nws coj kuv li 5 teev los luam lub cev tseem ceeb thiab ncig 3 teev los luam tawm lub hau sab saum toj.

Kuv qhov chaw yog:

Luam Ceev: 60 hli/s

Txheej siab: 0.3

Sau Ceev: 100%

Extruder Kub: 205 degC

Lub Cev Kub: 65 degC

Kauj Ruam 10: Daim duab thaiv AC

AC fais fab qaum muaj 3 xov hlau: Kab (liab), Neutral (dub) thiab av (ntsuab).

Cov hlau liab los ntawm lub hwj huam qaum txuas nrog ib lub dav hlau ntawm lub fuse. Lwm lub davhlau ya nyob twg ntawm lub fuse txuas nrog lub caij nplooj ntoo hlav thauj ob lub dav hlau txuas. Cov xaim dub txuas ncaj qha rau lub caij nplooj ntoo hlav txuas.

Tam sim no lub zog xav tau rau lub rooj tsav xwm hauv Circuit (Wemos, OLED, thiab ACS712) raug kaw tom qab lub caij nplooj ntoo hlav txuas. Txhawm rau cais tawm lub rooj tsav xwm tseem ceeb, lub rocker hloov tau txuas nrog hauv kab. Saib daim duab saum toj saud.

Tom qab ntawd cov xaim liab (kab) txuas nrog AC qhov hluav taws xob "L" davhlau ya nyob twg thiab xaim ntsuab (hauv av) txuas nrog rau lub davhlau ya nyob twg nruab nrab (cim ua G).

Lub davhlau ya nyob twg nruab nrab txuas nrog ib lub davhlau ya nyob twg ntawm ACS712 lub ntsuas hluav taws xob tam sim no. Lwm lub davhlau ya nyob twg ntawm ACS712 txuas nrog rov qab rau lub caij nplooj ntoo hlav-txuas txuas.

Thaum tag nrho cov kev sib txuas sab nrauv tau ua tiav ua tib zoo tshuaj xyuas ntawm lub rooj tsavxwm thiab ntxuav nws kom tshem tawm cov tshuaj yaj yeeb uas seem.

Nco tseg: Tsis txhob kov ib feem ntawm qhov Circuit Court thaum nws nyob hauv hwj chim. Ib qho kev sib tsoo yuam kev tuaj yeem ua rau raug mob lossis tuag. Muaj kev nyab xeeb thaum ua haujlwm, Kuv yuav tsis muaj lub luag haujlwm rau qhov poob.

Kauj Ruam 11: Txhim Kho Txhua Yam Khoom

Ntxig cov khoom siv (AC Socket, Rocker Switch, thiab OLED Display) rau ntawm lub hau sab saum toj raws li qhia hauv daim duab. Tom qab ntawd ruaj ntseg cov ntsia hlau. Cov hauv qab muaj 4 qhov sawv ntsug rau kev teeb tsa lub rooj tsav xwm PCB tseem ceeb. Ua ntej, ntxig cov tooj dag tso rau hauv lub qhov zoo li tau hais los saum no. Tom qab ntawd ruaj ntseg 2M ntsia hlau ntawm plaub fab.

Muab lub Fuse Holder thiab Cov ntsuas hluav taws xob tam sim no tso rau ntawm lub qhov uas muab rau hauv qab kab ntawv. Kuv siv 3M mounting squares los lo rau ntawm lub hauv paus. Tom qab ntawd qhia tag nrho cov xov hlau kom raug.

Thaum kawg, tso lub hau sab saum toj thiab ruaj ntseg 4 lub txiv ntoo (3M x16) ntawm cov ces kaum.

Kauj Ruam 12: Xeem Kawg

Txuas lub hwj huam qaum ntawm Lub Ntsuas Hluav Taws Xob mus rau lub qhov hluav taws xob loj.

Hloov cov kev ntsuas hauv qab no los ntawm Blynk app

1. Xaub CALIBRATE swb kom tau txais qhov xoom tam sim no thaum tsis muaj qhov txuas txuas.

2. Ntsuas lub tsev AC cov khoom siv hluav taws xob los ntawm kev siv lub ntsuas hluav taws xob thiab teeb tsa nws los ntawm qhov swb SUPPLY VOLTAGE slider.

3. Teeb Fais Fab Factor

4. Nkag tus nqi zog ntawm koj qhov chaw nyob.

Tom qab ntawd ntsaws rau hauv lub cuab yeej uas nws lub zog ntsuas los ntawm lub qhov (socket) ntawm lub ntsuas hluav taws xob. Tam sim no koj tau npaj los ntsuas lub zog siv los ntawm nws.

Vam tias koj nyiam nyeem txog kuv qhov project ntau npaum li kuv tau nyiam thaum tsim nws.

Yog tias koj muaj lus qhia rau kev txhim kho, thov tawm tswv yim hauv qab no. Ua tsaug!

Khiav Tawm Hauv Kev Sib Tw Microcontroller