Medidor de energia multifuncional DIY V2.0: 12 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Neste manual de instruções, mostrarei como fazer um medidor de energia multifuncional baseado em Wemos (ESP8266). Este pequeno medidor é um dispositivo muito útil que monitora voltagem, corrente, potência, energia e capacidade. Além disso, ele também monitora a temperatura ambiente, que é importante para a aplicação solar fotovoltaica. Este dispositivo é adequado para quase todos os dispositivos DC. Este pequeno medidor também pode ser usado para medir a capacidade real da bateria ou banco de energia usando uma carga simulada. O multímetro pode medir até uma faixa de tensão de 0 a 26 V e uma corrente máxima de 3,2 A.

Este projeto é uma continuação do meu projeto anterior de medidor de energia.

A seguir estão os novos recursos adicionados à versão anterior

1. Monitore os parâmetros do smartphone

2. Faixa automática de parâmetros

3. Acompanhamento da Conta de Energia Elétrica

4. testador de dispositivo USB

Eu me inspirei nos dois projetos a seguir

1. Monitor de energia”- Sensor de tensão e corrente CC (INA219)

2. Faça seu próprio medidor / registrador de energia

Gostaria de agradecer especialmente aos dois autores do projeto acima.

Suprimentos:

Componentes usados:

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. Display OLED de 0,96 (Amazon)

4. Sensor de temperatura DS18B20 (Amazon)

5. Bateria Lipo (Amazon)

6. Terminais de parafuso (Amazon)

7. Cabeçalhos Feminino / Masculino (Amazon)

8. Placa perfurada (Amazon)

9. Cabo 24 AWG (Amazon)

10. Botão deslizante (Amazon)

11. Porta USB Macho (Amazon)

12. 11. Porta USB Fêmea (Amazon)

12. Impasses de PCB (Amazon)

13. Painéis solares (voltaicos)

Ferramentas e instrumentos usados:

1. Ferro de soldar (Amazon)

2. Descascador de fios (Amazon)

3. Multímetro (Amazon)

Etapa 1: Etapa 1: Como funciona?

O coração do medidor de energia é uma placa Wemos baseada em ESP8266. O ESP8266 detecta a corrente e a tensão usando o sensor de corrente INA219 e a temperatura pelo sensor de temperatura DS18B20. De acordo com essa tensão e corrente, o ESP faz as contas para calcular a potência, a energia e a capacidade. A partir do consumo de energia, a conta de luz é calculada com base na tarifa de energia (preço por kWh).

Todo o esquema é dividido em 4 grupos

1. Wemos D1 Mini Pro

A alimentação necessária para a placa Wemos é fornecida por uma LiPovBattery por meio de uma chave deslizante.

2. Sensor de corrente

O sensor de corrente INA219 é conectado à placa Arduino no modo de comunicação I2C (pino SDA e SCL).

3. Display OLED

Semelhante ao sensor atual, o display OLED também é conectado à placa Arduino no modo de comunicação I2C. No entanto, o endereço para ambos os dispositivos é diferente.

4. Sensor de temperatura

Aqui, usei o sensor de temperatura DS18B20. Ele usa um protocolo de um fio para se comunicar com o Arduino.

Etapa 2: preparar os pinos do cabeçalho

Para montar o Arduino, a tela OLED, o sensor de corrente e o sensor de temperatura, você precisa de um pino de cabeçote reto fêmea. Quando você compra os cabeçalhos retos, eles são muito longos para que os componentes sejam usados. Portanto, você precisará cortá-los em um comprimento apropriado. Usei uma pinça para apará-lo.

A seguir estão os detalhes sobre os cabeçalhos:

1. Placa Wemos - 2 x 8 pinos

2. INA219 - 1 x 6 pinos

3. OLED - 1 x 4 pinos

4. Temp. Sensor - 1 x 3 pinos

Etapa 3: soldar os cabeçotes femininos

Depois de preparar o pino fêmea, solde-o na placa perfurada.

Depois de soldar os pinos do cabeçalho, verifique se todos os componentes se encaixam perfeitamente ou não.

Etapa 4: Terminais de parafuso de solda, porta USB e interruptor

Primeiro solde os 3 terminais de parafuso, os terminais de parafuso são usados para conectar 1. Fonte 2. Carga e 3. Bateria

Os terminais superiores são usados para conexão de fonte e carga e o terminal inferior colocado ao lado do switch é usado para conectar a bateria.

Em seguida, solde o interruptor deslizante. O interruptor deslizante liga e desliga a alimentação da placa Wemos.

Por fim, solde a porta USB fêmea. O tamanho das pernas de montagem da porta USB é um pouco maior do que os orifícios do orifício perfurado, portanto, é necessário tornar o orifício mais largo usando uma broca. Em seguida, pressione a porta USB nesses orifícios e solde todos os pinos.

Etapa 5: preparar o sensor INA219

O sensor INA219 vem com tiras de cabeçote macho de 6 pinos e um terminal de parafuso. Os pinos principais são para conexão I2C com microcontrolador e o terminal de parafuso é para conexão de linha de alimentação para medição de corrente.

Aqui, soldei os pinos machos de 6 pinos no INA219 e deixei o terminal de parafuso para considerar a aparência estética. Em seguida, soldo dois fios diretamente à almofada de solda fornecida para o terminal de parafuso, conforme mostrado na imagem acima.

Etapa 6: monte o sensor de temperatura

Aqui estou usando o sensor de temperatura DS18B20 no pacote TO-92. Considerando a fácil substituição, usei um cabeçalho fêmea de 3 pinos. Mas você pode soldar diretamente o sensor à placa perfurada.

O diagrama de pinos para DS18B20 é mostrado na imagem acima.

Etapa 7: faça o circuito

Depois de soldar os cabeçotes fêmeas e os terminais de parafuso, você deve unir as almofadas de acordo com o diagrama esquemático mostrado acima.

As conexões são bastante diretas

INA219 / OLED -> Wemos

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D1

DS18B20 -> Wemos

GND -> GND

DQ -> D4 através de um resistor pull-up de 4,7K

VCC -> VCC

Por fim, conecte os terminais de parafuso conforme o esquema.

Usei fios coloridos 24AWG para fazer o circuito. Solde o fio de acordo com o diagrama do circuito.

Etapa 8: prepare a bateria

Aqui, usei uma bateria de 700mAh para alimentar a placa Wemos. A bateria é montada na parte traseira da placa de circuito. Para montar a bateria, usei fita dupla-face 3M.

Poucos pensamentos:

1. Se não quiser usar uma bateria, você pode usar a fonte de alimentação para alimentar a placa Wemos usando um circuito regulador de tensão.

2. Você pode adicionar uma placa de carregamento TP4056 para carregar a bateria LiPo.

Etapa 9: montagem dos espaçadores

Após a soldagem e a fiação, monte os espaçadores nos 4 cantos. Ele fornecerá espaço suficiente para as juntas de solda e fios do solo.

Etapa 10: Software e Bibliotecas

1. Preparando o IDE Arduino para a placa Wemos

Para fazer o upload do código do Arduino para a placa Wemos, você deve seguir estas instruções

Defina a placa e a porta COM corretas.

2. Instale as bibliotecas

Então você tem que importar a biblioteca para o seu Arduino IDE

Baixe as seguintes bibliotecas

1. Biblioteca Blynk

2. Adafruit_SSD1306

3. Adafruit_INA219

4. DallasTemperature

5. OneWire

3. Arduino Sketch

Depois de instalar as bibliotecas acima, cole o código do Arduino fornecido a seguir. Insira o código de autenticação da etapa 1, ssid e a senha do seu roteador.

Em seguida, faça upload do código.

Etapa 11: interface com o aplicativo Blynk

Como a placa Wemos possui um chip WiFi embutido, você pode conectá-la ao seu roteador e monitorar todos os parâmetros do seu Smartphone. Aqui, usei o aplicativo Blynk para fazer o aplicativo de monitoramento de smartphone.

Blynk é um aplicativo que permite controle total sobre Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison e muito mais hardware. t é compatível com Android e iPhone.

Em Blynk, tudo funciona com ⚡️Energia. Ao criar uma nova conta, você ganha ⚡️2.000 para começar a experimentar; Cada widget precisa de um pouco de energia para funcionar.

Siga as etapas abaixo:

Etapa 1: Baixe o aplicativo Blynk

1. Para Android

2. Para iPhone

Passo 2:

Obtenha o token de autenticação Para conectar o aplicativo Blynk e seu hardware, você precisa de um token de autenticação.

1. Crie uma nova conta no aplicativo Blynk.

2. Pressione o ícone QR na barra de menu superior.

Crie um clone deste projeto digitalizando o código QR mostrado acima. Assim que for detectado com sucesso, todo o projeto estará no seu telefone imediatamente.

3. Após a criação do projeto, a equipe Blynk enviará a você um Auth Token por meio de uma ID de e-mail registrada.

4. Verifique sua caixa de entrada de e-mail e encontre o token de autenticação.

Etapa 12: Testando o circuito

Para testar a placa, conectei uma bateria de 12 V como fonte e um LED de 3 W como carga.

A bateria é conectada ao terminal de parafuso da fonte e o LED é conectado ao terminal de parafuso de carga. A bateria LiPo é conectada ao terminal de parafuso da bateria e, em seguida, LIGUE o circuito usando o interruptor deslizante. Você pode ver que todos os parâmetros são exibidos na tela OLED.

Os parâmetros na primeira coluna são 1. Tensão 2. Corrente 3. Potência Os parâmetros na segunda coluna são 1. Energia 2. Capacidade 3. Temperatura

Agora abra o aplicativo Blynk para monitorar todos os parâmetros acima de seu smartphone.

Para verificar a precisão, usei meu multímetro e um testador conforme mostrado acima. A precisão está próxima deles.

Estou muito satisfeito com este gadget de bolso.

Obrigado por ler meu Instructable. Se você gosta do meu projeto, não se esqueça de compartilhá-lo.

Comentários e feedback são sempre bem-vindos.