Modul Pengukuran Daya DIY untuk Arduino: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Halo semuanya, saya harap Anda baik-baik saja! Dalam instruksi ini saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana saya membuat modul Power meter/ Wattmeter ini untuk digunakan dengan papan Arduino. Pengukur daya ini dapat menghitung daya yang dikonsumsi oleh dan Beban DC. Selain daya, modul ini juga dapat memberikan pembacaan tegangan dan arus yang akurat. Ini dapat dengan mudah mengukur tegangan rendah (sekitar 2V) dan arus rendah, serendah 50 mA dengan kesalahan tidak lebih dari 20mA. Akurasi tergantung pada pilihan komponen berdasarkan kebutuhan Anda.

Perlengkapan

• IC LM358 ganda OP-AMP
• 8 pin dasar IC
• Resistor shunt (8,6 miliOhm dalam kasus saya)
• Resistor: 100K, 10K, 2.2K, 1K (1/2watt)
• Kapasitor: 3 * 0.1uF kapasitor keramik
• Veroboard atau papan nol
• Terminal sekrup
• Besi solder dan solder
• Arduino Uno atau papan lain yang kompatibel
• Tampilan OLED
• Menghubungkan kabel breadbard

Langkah 1: Mengumpulkan Komponen yang Diperlukan

Proyek ini menggunakan komponen yang sangat sederhana dan mudah didapat: mereka termasuk resistor, kapasitor keramik, penguat operasional dan veroboard untuk pembuatan prototipe.

Pilihan dan nilai komponen tergantung pada jenis aplikasi dan kisaran daya yang ingin Anda ukur.

Langkah 2: Prinsip Kerja

Cara kerja modul daya didasarkan pada dua konsep teori rangkaian dan listrik dasar: Konsep pembagi tegangan untuk pengukuran tegangan input dan Hukum Ohm untuk menghitung arus yang mengalir melalui rangkaian. Kami menggunakan resistor shunt untuk membuat penurunan tegangan yang sangat kecil di atasnya. Penurunan tegangan ini sebanding dengan jumlah arus yang mengalir melalui shunt. Tegangan kecil ini ketika diperkuat oleh penguat operasional dapat digunakan sebagai input ke mikrokontroler yang dapat diprogram untuk memberi kita nilai arus. Penguat operasional digunakan sebagai penguat non-pembalik dimana penguatan ditentukan oleh nilai-nilai umpan balik resistor R2 dan R1. Menggunakan konfigurasi non inverting memungkinkan kita untuk memiliki kesamaan sebagai acuan pengukuran. Untuk ini, arus sedang diukur di sisi bawah sirkuit. Untuk aplikasi saya, saya telah memilih penguatan 46 dengan menggunakan resistor 100K dan 2.2K sebagai jaringan umpan balik. Pengukuran tegangan dilakukan dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan yang membagi tegangan input sebanding dengan rangkaian resistor yang digunakan.

Baik nilai arus dari OP-Amp maupun nilai tegangan dari jaringan pembagi dapat diumpankan ke dua input analog arduino sehingga kita dapat menghitung daya yang dikonsumsi oleh suatu beban.

Langkah 3: Menyatukan Bagian-bagiannya

Mari kita mulai konstruksi modul daya kita dengan menentukan posisi terminal sekrup untuk koneksi input dan output. Setelah menandai posisi yang sesuai, kami menyolder terminal sekrup dan resistor shunt di tempatnya.

Langkah 4: Menambahkan Bagian untuk Jaringan Indera Tegangan

Untuk penginderaan tegangan input saya menggunakan jaringan pembagi tegangan 10K dan 1K. Saya juga menambahkan kapasitor 0,1 uF melintasi resistor 1K untuk menghaluskan tegangan. Jaringan sensor tegangan disolder di dekat terminal input

Langkah 5: Menambahkan Bagian untuk Jaringan Sense Saat Ini

Arus sedang diukur dengan menghitung dan memperkuat penurunan tegangan melintasi resistor shunt dengan gain yang telah ditentukan yang ditetapkan oleh jaringan resistor. Mode amplifikasi non-pembalik digunakan. Diinginkan untuk menjaga jejak solder kecil untuk menghindari penurunan tegangan yang tidak diinginkan.

Langkah 6: Menyelesaikan Koneksi yang Tersisa dan Menyelesaikan Build

Dengan jaringan tegangan dan arus yang terhubung dan disolder, saatnya untuk menyolder pin header laki-laki dan membuat koneksi yang diperlukan dari output daya dan sinyal. Modul akan ditenagai oleh tegangan operasi standar 5 volt yang dapat dengan mudah kita dapatkan dari papan arduino. Kedua output indera tegangan akan dihubungkan ke input analog arduino.

Langkah 7: Menghubungkan Modul Dengan Arduino

Dengan modul yang sudah selesai, sekarang saatnya untuk menghubungkannya dengan Arduino dan menjalankannya. Untuk melihat nilainya, saya menggunakan layar OLED yang menggunakan protokol I2C untuk berkomunikasi dengan arduino. Parameter yang ditampilkan di layar adalah Tegangan, Arus, dan Daya.

Langkah 8: Kode Proyek dan Diagram Sirkuit

Saya telah melampirkan diagram sirkuit dan kode modul daya pada langkah ini (Sebelumnya saya telah melampirkan file.ino dan.txt yang berisi kode tetapi beberapa kesalahan server menyebabkan kode tidak dapat diakses atau tidak dapat dibaca oleh pengguna, jadi saya menulis seluruh kode di langkah ini. Saya tahu itu bukan cara yang baik untuk membagikan kode:(). Jangan ragu untuk memodifikasi kode ini sesuai dengan kebutuhan Anda. Saya harap proyek ini bermanfaat bagi Anda. Silakan bagikan umpan balik Anda di komentar. Cheers!

#termasuk

#termasuk

#termasuk

#termasuk

#define OLED_RESET 4 Tampilan Adafruit_SSD1306(OLED_RESET);

nilai mengambang=0;

arus mengambang=0;

tegangan mengambang = 0;

daya apung = 0;

batalkan pengaturan() {

pinMode(A0, INPUT);

pinMode(A1, INPUT);

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // inisialisasi dengan I2C addr 0x3C (untuk 128x32) display.display();

penundaan(2000);

// Hapus buffer.

tampilan.clearDisplay();

display.setTextSize(1);

display.setCursor(0, 0);

display.setTextColor(PUTIH);

Serial.begin(9600); // Untuk melihat nilai pada monitor serial

}

lingkaran kosong() {

// mengambil rata-rata untuk pembacaan yang stabil

untuk(int i=0;i<20;i++) {

arus=saat ini + analogBaca(A0);

tegangan=tegangan + analogBaca(A1); }

saat ini=(saat ini/20); saat ini = saat ini * 0,0123 * 5,0; // nilai kalibrasi, akan diubah sesuai dengan komponen yang digunakan

tegangan=(tegangan/20); tegangan = tegangan * 0,0508 * 5,0; // nilai kalibrasi, akan diubah sesuai dengan komponen yang digunakan

daya = tegangan * arus;

//mencetak nilai pada monitor serial

Serial.print(tegangan);

Serial.print("");

Serial.print(saat ini);

Serial.print("");

Serial.println(daya);

// mencetak nilai pada layar OLED

display.setCursor(0, 0);

display.print("Tegangan: ");

display.print(tegangan);

tampilan.println("V");

display.setCursor(0, 10);

display.print("Saat ini: ");

display.print(saat ini);

tampilan.println("A");

display.setCursor(0, 20);

display.print("Daya: ");

display.print(daya);

display.println("W");

tampilan.tampilan();

penundaan (500); // kecepatan refresh diatur oleh penundaan

tampilan.clearDisplay();

}