Medidor V / A minúsculo com INA219: 9 etapas (com fotos)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Cansado de reconectar o multímetro quando deseja medir a tensão e a corrente em um projeto pequeno? O medidor V / A minúsculo é o dispositivo de que você precisa!

Não há nada de novo no sensor de corrente lateral alta INA219. Existem muitos projetos bons por aí que utilizam sua capacidade de medir a corrente e a tensão em uma carga. Eu originalmente me inspirei no youtuber Julian Ilett e seu vídeo "10 Minute Arduino Project - INA219 Current Sensor". Mas eu queria um medidor compacto com uma interface simples e uma caixa impressa em 3D - então decidi fazer isso sozinho.

Sobre o sensor INA219:

O INA219 é capaz de medir ± 3.2A com resolução de 0.1mA. Ele faz isso medindo a queda de tensão no resistor de 0,1 ohm no PCB. Portanto, o sensor irá introduzir uma queda de tensão muito pequena, mas apenas 320 mV no pior caso (3,2 A). Por exemplo, a 100 mA a queda é de apenas 10 mV. Se desejar, é possível alterar o resistor para obter uma faixa ou resolução maior. Ao mesmo tempo, o sensor também mede a tensão do barramento com resolução de 4 mV. Na minha experiência, as leituras de voltagem são muito precisas. A precisão das leituras atuais depende da resistência real do seu resistor. Eles geralmente têm tolerância de 1% (mas não tenho certeza se você deve confiar nas placas do eBay baratas). Eu acredito que deveria ser possível calibrar os resultados se você souber o valor preciso do resistor. Mas eu não me aprofundei nisso, pois a precisão tem sido boa o suficiente para minhas necessidades. O sensor tem diferentes configurações de ganho - isso não afetará a resolução, mas ajuda a diminuir o ruído nas faixas baixas.

Recursos do medidor Tiny V / A:

• Pode ser alimentado por USB ou pela entrada de energia.

  • Quando fornecida a partir de USB, a alimentação de entrada pode variar de 0 a 26V. Apenas a corrente de fuga do sensor afeta a entrada de energia. Bom se você quiser verificar a capacidade de uma bateria.
  • Quando fornecido pela entrada de energia, pode variar de 4 a 15V. (Limitações do regulador de tensão Arduino).
  • A entrada selecionada é detectada na inicialização ou alteração e exibirá uma mensagem de intervalo para o usuário.
• Pode exibir tensão, corrente, potência e mAh simultaneamente.
• mAh pode ser redefinido.
• Interface de um botão com toque curto / longo.
• Selecione as faixas INA219: 26 V / 3,2 A, 26 V / 1 A ou 16 V / 0,4 A.
• Selecione a taxa de amostragem de 100, 200, 500 ou 1000 ms.
• Ative / desative a suspensão do sensor para diminuir a corrente de fuga no sensor.
• As configurações são armazenadas na EEPROM e recarregadas na inicialização

• Interface serial

  • Imprime resultados em série. Pode ser usado para registro.
  • Altere as configurações com comandos seriais

Suprimentos

1x Arduino Nano - exemplo Arduino Nano eBay

1x placa de sensor INA219 - exemplo de placa de sensor roxo INA219 eBay

1x OLED 0,96 "I2C 128X64 4 pinos - exemplo OLED 0,96" Azul I2C eBay

1x Interruptor de toque capacitivo TTP223 - TTP223 Exemplo de botão de toque capacitivo PCB eBay

1x suporte de tomada de fonte de alimentação fêmea - exemplo de montagem em orifício de tomada de alimentação feminina do eBay

1x conector de alimentação macho - conector de alimentação masculino com terminais de parafuso Exemplo do eBay ou conector de alimentação masculino com terminais de pressão Exemplo do eBay

1x Chave deslizante 2 Posição 6 Pinos - Chave deslizante Exemplo de eBay de 6 pinos

Fios

1x conector macho de 5 pinos (opcional) - cabeçalhos de pino macho 2,54 exemplo eBay

1x Conector fêmea de 5 pinos (opcional) - Conector Dupont definir exemplo eBay ou 2,54 conector de 5 pinos de linha única exemplo eBay

Tubo termorretrátil (opcional)

Ferramentas:

Ferro de solda

Impressora 3D (se você quiser a caixa impressa em 3D)

Pistola de cola

Etapa 1: esquemas

Fiz duas versões dos esquemas. Um tradicional e outro baseado em imagens. As conexões são idênticas para que você possa usar o que preferir.

Descrição

O display OLED e o sensor INA219 usam I2C, portanto, precisam de SDA e SCL conectados a A4 e A5.

A saída do sensor de toque capacitivo iremos conectar ao D2 para entrada.

O interruptor deslizante tem 6 pinos - duas fileiras de 3 pinos. Uma linha será usada para conectar a entrada de alimentação ao Vin no Arduino. A outra linha conectará D6 ao aterramento. Usando pull-up interno no D6, o Arduino será capaz de ver se está ou não conectado à alimentação do Vin.

Por último, direcionamos o conector positivo da entrada de alimentação (conector de alimentação fêmea) através do INA219 para a saída positiva (conector de alimentação macho). É assim que o sensor é capaz de medir a corrente que flui por ele.

Etapa 2: Imprimir o caso

A caixa consiste em uma caixa e uma tampa. Ambos devem ser fáceis de imprimir e a maioria das impressoras é capaz de imprimi-los sem suporte. Mas você pode adicionar suporte se quiser.

Quando terminar, as duas partes se encaixam. Se você tiver muito cuidado, poderá abri-lo novamente. Mas as duas travas de mola são um pouco frágeis e podem quebrar se você não tomar cuidado.

Sem impressora 3D?

Se você não tem acesso a uma impressora 3D, tenho certeza que é possível fazer outro caso. Você pode comprar uma caixa de projeto / caixa de plástico ou alumínio. Ou você mesmo pode fazer algo de madeira ou papelão. Seja criativo!

Etapa 3: montagem da tampa

A tampa contém a tela OLED e o botão de toque capacitivo. Solde os fios nos componentes antes de colá-los no lugar com uma pistola de cola. Cuidado com a tela OLED - às vezes o vidro é montado torto no PCB. Portanto, alinhe antes de colar no lugar. Se você tiver um conector de 5 pinos, adicione-o aos fios. Caso contrário, ainda é possível conectar a tela e o botão diretamente ao Arduino - mas é um pouco mais difícil de trabalhar.

Etapa 4: montagem da caixa principal

Monte o conector de alimentação fêmea e a chave deslizante e aparafuse-os no lugar. Se você não encontrar nenhum parafuso pequeno que se encaixe na chave, basta colá-lo no lugar. Acho que peguei o meu de um antigo drive de DVD que desmontei:)

Remova os pinos e conectores do INA219 (se montado), não há espaço suficiente para isso na caixa. Em seguida, conecte totalmente o Arduino e o INA219 antes de colá-los na caixa. Novamente, adicione o conector de 5 pinos, se tiver - ou apenas conecte-o diretamente à tampa.

Em seguida, conclua a fiação para o interruptor e as tomadas de alimentação. No interruptor deslizante, solde os fios aos dois pinos mais próximos da tomada fêmea em ambas as filas. Dessa forma, você pode deslizar a chave em direção ao USB para selecionar a alimentação USB. E deslize a chave em direção à entrada de energia de entrada. Fácil de lembrar!

Não feche a caixa ainda! É melhor testar se tudo funciona primeiro.

Etapa 5: Programando o Arduino

Se você ainda não tem o IDE do Arduino instalado, obtenha-o em arduino.cc

Você também precisa instalar as duas bibliotecas U8g2 e Adafruit INA219. Ambos estão disponíveis no gerenciador da biblioteca. Para Adafruit INA219, certifique-se de obter a versão 1.0.5 - as versões mais recentes requerem bibliotecas adicionais e memória flash, mas não fornecem nenhuma funcionalidade adicional no momento.

Em seguida, obtenha o código-fonte anexado neste Instructable (Tiny-VA-Meter.ino e FlashMem.h) ou obtenha a versão mais recente do meu GitHub Tiny-VA-Meter Git. Agora abra o Tiny-VA-Meter.ino com o IDE do Arduino.

Conecte o medidor Tiny V / A ao seu computador com um cabo USB.

Nas ferramentas, selecione Placa: "Arduino Nano", Processador: "ATmega328P" e a porta correta. Pode ser necessário alterar o processador para "ATmega328P (carregador de inicialização antigo)" dependendo do seu arduino. Se você tiver erros de comunicação, tente isso.

Clique no botão de upload e espere até terminar.

Etapa 6: teste se tudo está funcionando

Antes de fechar o gabinete, é uma boa ideia verificar se tudo está conectado corretamente. Você pode seguir estas etapas para verificar todos os componentes:

1. Com a alimentação USB, o Display deve acender e exibir as leituras (independentemente da posição do interruptor deslizante).

2. Verifique se você pode alternar o menu tocando no botão.

3. Aplique energia à entrada e verifique se o medidor exibe a tensão correta.

4. Tente mudar a chave deslizante e verifique se o medidor exibe as mensagens de alcance.

5. Agora você pode tentar ajustar o interruptor deslizante para entrada de energia e desconectar o USB. O medidor ainda deve funcionar.

6. Finalmente, você deve ser capaz de conectar uma carga ou dispositivo à saída e verificar se o sensor está lendo o consumo de corrente.

Se todas essas etapas foram bem sucedidas, seu medidor deve estar funcionando perfeitamente! Você pode encaixar a tampa no lugar agora!

Etapa 7: Aprenda a navegar no menu

Ao inicializar, o medidor começará exibindo a faixa de entrada disponível dependendo da posição do interruptor deslizante: "Faixa de entrada: 0-26 V 3,2 A" ou "Faixa de entrada: 4-15 V 3,2 A". A mensagem será exibida apenas por alguns segundos, mas você pode pular com um toque curto. Se o botão deslizante for alterado após a inicialização, uma nova mensagem aparecerá novamente por alguns segundos.

Em resumo, você navega com um toque curto e seleciona com um toque longo (1 segundo).

O medidor tem 3 páginas principais: display V / A, display V / A / W / Ah e configurações. Um toque curto no botão irá saltar entre essas páginas.

Na página V / A / W / Ah, você pode redefinir o mAh com um toque longo.

Na página de configurações, você pode inserir as configurações com um toque longo. Agora você pode navegar novamente entre as diferentes configurações com um toque curto. As configurações disponíveis são "Faixa do sensor", "Taxa de atualização" e "Suspensão do sensor". Você alterna cada configuração pressionando longamente. Ao navegar além da última configuração, o medidor retornará ao menu de exibição V / A.

Etapa 8: usando a interface serial

Quando conectado a um PC com USB, você pode usar o Monitor Serial Arduino (ou outro terminal) para se comunicar com o medidor V / A Tiny. Ele usa a taxa de transmissão de 115200.

Com a taxa de amostragem selecionada, o medidor irá transmitir todas as leituras em série e você pode ler isso facilmente no terminal.

Mas você também pode alterar as configurações do medidor Tiny V / A com comandos seriais. Certifique-se de selecionar "Nova linha" como final de linha.

Qualquer comando inválido exibirá o menu de ajuda:

Comandos: - redefinir (redefinir mAh)

- ler (responder com os resultados mais recentes)

- log x (Auto tx de sampels - x pode estar ligado ou desligado)

- dormir x (INA219 dormir entre as amostras - x pode estar ligado ou desligado)

- atualizar x (definir a taxa de atualização da tela e serial. x pode ser 100, 200, 500 ou 1000)

- faixa x (definir faixa INA219. x pode ser 0 para 3,2 A, 1 para 1 A ou 2 para 0,4 A)

Por exemplo, digite "atualizar 1000" para alterar a taxa de amostragem para 1 segundo. Ou digite "logoff" para desativar as transmissões automáticas de resultados. O medidor responderá com "OK" se for bem-sucedido.

Etapa 9: Pronto

Agora use-o para medir algo divertido:)

Tentei adicionar todos os recursos que considero úteis. Mas sinta-se à vontade para fazer suas próprias modificações. E, por favor, compartilhe se você é capaz de fazer algumas melhorias impressionantes no medidor V / A minúsculo!

Atualizado em 2020-06-14: Driver alterado e mais recursos adicionados! Não abordado por este guia ainda - mas você pode conferir no meu GitHub.