Arduino Energy Cost электр есептегіш құрылғысы: 13 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Сіз электр энергиясы үшін тым көп төлейсіз бе?

Шайнек немесе жылытқыш қанша электр энергиясын тұтынатынын білгіңіз келе ме?

Өзіңіздің портативті энергия шығынының электр есептегішін жасаңыз!

Бұл құрылғыны қалай қолданғанымды қараңыз.

1 -қадам: Дайындық. Құралдар бұрандалары мен шығыс материалдары

Бұл жобаны жасау үшін сізге бірнеше нәрсе қажет.

• XOD IDE орнатылған үй компьютері.
• 3D принтері.

Құралдар:

• Клипперлер.
• Бұрауыш.
• Қысқыштар.
• Дәнекерлеу құралдары.
• Ине файлы.

Шығын материалдары:

• Қағаз.
• Түтіктерді қысқартыңыз.
• 220 В тізбегі үшін 14 AWG сымы немесе одан аз.
• 5В логикалық схемасы үшін 24 немесе 26 AWG сымдары.

Бұрандалар:

• Бұранда M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) ұзындығы 20 мм.
• Бұранда M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) ұзындығы 10 мм.
• M2 / M2.5 бұрандасы (DIN7981 немесе басқа).
• Алты бұрышты гайка M3 (DIN 934/ DIN 985).

2 -қадам: Дайындық. Электроника

Құрылғыны жасау үшін сізге бірнеше электронды компоненттер қажет. Қайсысы екенін анықтайық.

Ең алдымен айнымалы ток сенсоры қажет.

Құрылғы жоғары токпен жұмыс істей алады, сондықтан сенсор сәйкес болуы керек. Интернетте мен Allegro шығарған ACS712 сенсорын таптым.

1 x 20A диапазоны ток сенсоры ACS712 модулі ~ 9 $;

Бұл сенсор аналогты және Холл эффектісін қолдана отырып, токты өлшейді. Ол өлшенген мәнді беру үшін бір сымды қолданады. Бұл өте дәл болмауы мүмкін, бірақ менің ойымша, мұндай құрылғы үшін бұл жеткілікті. ACS712 сенсоры максималды өлшеу шектері бар үш түрлі болуы мүмкін:

• ACS712ELCTR-05B (максимум 5 ампер);
• ACS712ELCTR-20A (максимум 20 ампер);
• ACS712ELCTR-30A (максимум 30 ампер).

Сіз өзіңізге қажетті нұсқаны таңдай аласыз. Мен 20 амперлік нұсқаны қолданамын. Менің ойымша, розеткалардағы ток бұл мәннен асып кетпейді.

Сенсордың мәліметтерін оқу және басқа есептеулерді орындау үшін сізге контроллер қажет.

Әрине, мен Ардуиноны таңдадым. Менің ойымша, мұндай DIY жобаларына ыңғайлы ештеңе жоқ. Менің міндетім қиын емес, сондықтан маған тақта қажет емес. Мен Arduino Micro сатып алдым.

1 x Arduino Micro ~ 20 доллар;

Мен айнымалы ток кернеуін 220В өлшейтін болсам, Arduino тұрақты кернеумен 12В дейін жұмыс істейді. Сонымен қатар, ACS сенсоры дәл 5 вольтпен қоректенуі керек. Мәселені шешу үшін мен айнымалы токтан тұрақты кернеуді 220 -дан 5 вольтке дейін сатып алдым.

1 x айнымалы токтан тұрақты ток модулінің қорек көзі: AC86-265V шығысы: 5V 1A ~ 7 $;

Мен бұл түрлендіргішті Arduino мен сенсорды қуаттандыру үшін қолданамын.

Менің өлшемдерімді елестету үшін мен экранда қанша ақша жұмсалғанын көрсетемін. Мен бұл 8x2 таңбалы СКД дисплейін қолданамын.

1 x 0802 СКД 8х2 таңбалы LCD дисплей модулі 5V ~ 9 $;

Бұл кішкентай, Arduino дисплейімен үйлесімді. Ол контроллермен байланысу үшін жеке деректер шинасын пайдаланады. Сондай -ақ, бұл дисплейде түрлі түсті болуы мүмкін артқы жарық бар. Мен апельсинді алдым.

3 -қадам: Дайындық. Соннекторлар

Құрылғының өзіндік ашасы мен розеткасы болуы керек.

Үйде сапалы және сенімді штепсельдік байланыс орнату өте қиын. Сондай -ақ, мен құрылғы сымдар мен сымдарсыз тасымалданатын және жинақы болғанын қалаймын.

Мен кез келген бөлшектерді пайдалану үшін бөлшектеу үшін аппараттық дүкеннен әмбебап розеткалар мен штепсельдерді сатып алуды шештім. Мен сатып алған қосқыштар F типті немесе олар Shuko деп аталады. Бұл байланыс бүкіл Еуропалық Одақта қолданылады. Әр түрлі коннекторлар бар, мысалы, A немесе B типтері F -тен сәл кіші және Солтүстік Америкада қолданылады. Розеткалардың ішкі өлшемдері мен штепсельдердің сыртқы өлшемдері барлық типті қосқыштар үшін стандартталған.

Қосымша ақпарат алу үшін әр түрлі розеткалар туралы оқуға болады.

Бірнеше розетканы бөлшектей отырып, олардың ішкі бөліктерін оңай алып тастауға болатынын білдім. Бұл бөлшектердің механикалық өлшемдері бірдей. Мен оларды қолдануды шештім.

Сонымен, жеке құрылғыны жасау үшін сізге қажет:

• Қосылу түрін таңдаңыз;
• Сіз қолдана алатын және оңай бөлшектеуге болатын штепсельдер мен розеткаларды табыңыз;
• Олардың ішкі бөліктерін алып тастаңыз.

Мен бұл розетканы қолдандым:

1 x жерге тұйықталған аналық штепсель 16А 250В ~ 1 $;

Және бұл штепсель:

1 x еркек ашасы 16А 250В ~ 0, 50 $;

4 -қадам: Дайындық. 3D басып шығару

Мен 3D принтерде құрылғының дене бөліктерін басып шығардым. Мен әр түрлі түсті ABS пластикті қолдандым.

Міне, бөліктер тізімі:

• Негізгі корпус (күлгін) - 1 дана;
• Артқы қақпақ (сары) - 1 дана;
• Розетка (қызғылт) - 1 дана;
• Штепсель (қызыл) - 1 дана;

Негізгі корпуста ток сенсоры мен артқы қақпақты бекіту үшін бұрандалы тесіктер бар.

Артқы қақпақта айнымалы токты түрлендіргішті бекітуге арналған бұрандалы тесіктер мен Arduino Micro-ны бекітуге арналған қосқыш бар.

Барлық бөліктерде дисплей, штепсель және розетка корпустарын бекітуге арналған M3 бұрандаларының тесіктері бар.

Розетка мен корпустың бөлшектеріне назар аударыңыз.

Бұл бөлшектердің ішкі беттері менің коннекторларым үшін арнайы алдын ала модельденген. Алдыңғы қадамнан бөлшектелген қосқыштар үшін.

Осылайша, егер сіз өзіңіздің жеке құрылғы жасағыңыз келсе және штепсель мен розетка менікінен өзгеше болса, розетка мен штепсельдік корпустың 3D модельдерін түзету немесе өзгерту қажет.

STL үлгілері қосымшада. Қажет болса, мен бастапқы САПР модельдерін қоса аламын.

5 -қадам: жинау. Розетка корпусы

Материалдар тізімі:

1. 3D басып шығарылған розетка - 1 дана;
2. Розетка - 1 дана;
3. Жоғары кернеулі сымдар (14 AWG немесе одан аз).

Жинау процесі:

Эскизге қараңыз. Сурет құрастыруға көмектеседі.

• Розетканы дайындаңыз (2 -сурет). Розетка тіреуіш шегіне дейін корпусқа мықтап кіруі керек. Қажет болса, розетканың контурын тегістеуішпен немесе ине қаптамасымен өңдеңіз.
• Жоғары кернеулі сымдарды розеткаға қосыңыз. Терминалды блоктарды немесе дәнекерлеуді қолданыңыз.
• Розетканы (поз. 2) корпусқа салыңыз (поз. 1).

Қосымша:

Корпустағы розетканы корпустағы платформа арқылы бұрандамен бекітіңіз

6 -қадам: жинау. Негізгі дене

Материалдар тізімі:

1. 3D басылған негізгі корпус - 1 дана;
2. Жиналған розетка қорабы - 1 дана;
3. ACS 712 ток датчигі - 1 дана;
4. 8x2 СКД дисплейі - 1 дана;
5. Бұранда M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 20 мм ұзындығы- 4 дана.
6. Бұранда M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 мм ұзындығы- 4 дана.
7. M2 / M2.5 бұрандасы (DIN7981 немесе басқа) - 2 дана.
8. Алты бұрышты гайка M3 (DIN 934/ DIN 985) - 8 дана.
9. 24 немесе 26 AWG сымдары.
10. Жоғары кернеулі сымдар (14 AWG немесе одан аз).

Жинау процесі:

Эскизге қараңыз. Сурет құрастыруға көмектеседі.

• Негізгі корпустағы үлкен тесікті дайындаңыз (1 -сурет). Жиналған розетка оның ішіне мықтап кіруі керек. Қажет болса, тесіктің контурын тегістеуішпен немесе ине пышағымен өңдеңіз.
• Розетка корпусын (поз. 2) негізгі корпусқа (поз. 1) салыңыз және бұрандалар (поз. 6) мен гайкаларды (поз. 8) пайдаланып бекітіңіз.
• Жоғары кернеулі сымдарды ток датчигіне қосыңыз (3 -сурет). Терминалды блоктарды қолданыңыз.
• Бұрандаларды қолдана отырып, ток датчигін (позиция 3) негізгі корпуспен (поз. 1) бекітіңіз (поз. 7).
• Сымдарды дисплейге (поз. 4) және ток датчигіне (позиция 3) жалғаңыз немесе дәнекерлеңіз.
• Дисплейді (4 -позиция) негізгі корпуспен (поз. 1) бұрандалармен (позиция 5) және жаңғақтармен (позиция 8) бекітіңіз.

7 -қадам: жинау. Қосылатын корпус

Материалдар тізімі:

1. 3D басып шығарылған штепсельдік қап - 1 дана;
2. Штепсель - 1 дана;
3. Жоғары кернеулі сымдар (14 AWG немесе одан аз).

Жинау процесі:

Эскизге қараңыз. Сурет құрастыруға көмектеседі.

• Штепсельдік ұшты дайындаңыз (2 -сурет). Штепсель тоқтағанша корпусқа мықтап кіруі керек. Қажет болса, розетканың контурын тегістеуішпен немесе ине қаптамасымен өңдеңіз.
• Штепсельге жоғары кернеулі сымдарды қосыңыз (поз. 2). Терминалды блоктарды немесе дәнекерлеуді қолданыңыз.
• Штепсельдік ұшты (поз. 2) корпусқа салыңыз (поз. 1).

Қосымша:

Қораптағы ашаны бұрандамен бекітіңіз. Бұрау орны эскизде көрсетілген

8 -қадам: жинау. Артқы қақпақ

Материалдар тізімі:

1. 3D басып шығарылған артқы қақпақ - 1 дана;
2. Жиналған штепсельдік корпус - 1 дана;
3. Айнымалы ток -тұрақты кернеу түрлендіргіші - 1 дана;
4. Arduino Micro - 1 дана;
5. Бұранда M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10 мм ұзындығы- 4 дана.
6. M2 / M2.5 бұрандасы (DIN7981 немесе басқа) - 4 дана.
7. Алты бұрышты гайка M3 (DIN 934/ DIN 985) - 4 дана.

Жинау процесі:

Эскизге қараңыз. Сурет құрастыруға көмектеседі.

• Артқы қақпақтағы үлкен тесікті дайындаңыз (1 -сурет). Жиналған штепсельдік корпус (поз. 2) оған мықтап кіруі керек. Қажет болса, тесіктің контурын тегістеуішпен немесе ине пышағымен өңдеңіз.
• Штепсельдік қапты (поз. 2) артқы қақпақшаға (поз. 1) кіргізіп, бұрандалар (поз. 5) мен гайкаларды (поз. 7) пайдаланып бекітіңіз.
• Ардуиноны (4-позиция) артқы қақпақшаға (поз. 1) бекітпелі қосылым арқылы бекітіңіз.
• Айнымалы токтың кернеуінің түрлендіргішін (позиция 3) артқы қақпаққа (поз. 1) бұрандалармен бекітіңіз (поз. 6).

9 -қадам: жинау. Дәнекерлеу

Материалдар тізімі:

1. Жоғары кернеулі сымдар (14 AWG немесе одан аз).
2. 24 немесе 26 AWG сымдары.

Жинау:

Эскизде көрсетілгендей барлық компоненттерді дәнекерлеңіз.

Штепсельден жоғары кернеулі сымдар айнымалы токтың түрлендіргішіне және розеткадан кабельдерге дәнекерленген.

ACS712 - аналогты ток сенсоры, және ол 5В қуатымен жұмыс істейді. Сенсорды Arduino немесе AC-DC түрлендіргішінен тікелей қосуға болады.

• Vcc түйреуіші - 5V Arduino түйреуіші / 5В айнымалы токтың тұрақты кернеуі;
• GND - GND Arduino түйреуіші / GND AC -тұрақты түйреуіші;
• OUT - аналогтық A0 Arduino түйрегіші;

СКД 8x2 таңбалы СКД дисплейі 3.3-5В кернеуімен жабдықталған және өзіндік деректер шинасы бар. Дисплей 8-биттік (DB0-DB7) немесе 4-биттік режимде (DB4-DB7) байланыса алады. Мен 4-битті қолдандым. Сіз дисплейді Arduino немесе AC-DC түрлендіргішінен қуаттай аласыз.

• Vcc түйреуіші - 5V Arduino түйреуіші / 5В айнымалы токтың тұрақты кернеуі;
• GND - GND Arduino түйреуіші / GND AC -тұрақты түйреуіші;
• Vo - GND Arduino түйреуіші / GND AC -тұрақты түйреуіші;
• R / W - GND Arduino түйреуіші / GND AC -тұрақты түйреуіші;
• RS - сандық 12 Arduino түйреуіші;
• E - цифрлық 11 Arduino пині;
• DB4 - цифрлық 5 Arduino түйрегіші;
• DB5 - цифрлық 4 Arduino түйрегіші;
• DB6 - цифрлық 3 Arduino түйрегіші;
• DB7 - сандық 2 Arduino түйрегіші;

Хабарландыру:

Барлық жоғары вольтты сымдарды қысқыш түтіктермен оқшаулауды ұмытпаңыз! Сонымен қатар, айнымалы ток тұрақты кернеу түрлендіргішіндегі жоғары вольтты дәнекерленген контактілерді оқшаулаңыз. Сонымен қатар, айнымалы ток тұрақты кернеу түрлендіргішіндегі жоғары вольтты дәнекерленген контактілерді оқшаулаңыз.

220 В кернеуінде абай болыңыз. Жоғары кернеу сізді өлтіруі мүмкін!

Құрылғы электр желісіне қосылған кезде электронды компоненттерді ұстамаңыз.

Құрылғы электр желісіне қосылған кезде Arduino -ны компьютерге қоспаңыз.

10 -қадам: жинау. Аяқтау

Материалдар тізімі:

1. Жиналған негізгі корпус - 1 дана;
2. Жиналған артқы қақпақ - 1 дана;
3. Бұранда M3 (DIN7985 / DIN 84 / DIN 912) 10мм ұзындығы - 4 дана.

Жинау процесі:

Эскизге қараңыз. Сурет құрастыруға көмектеседі.

• Дәнекерлеуді аяқтағаннан кейін, барлық сымдарды негізгі корпусқа мықтап салыңыз (поз. 1).
• Еш жерде ашық контактілер жоқ екеніне көз жеткізіңіз. Сымдар қиылыспауы керек және олардың ашық жерлері пластикалық корпусқа тиіп кетпеуі керек.
• Артқы қақпақты (2 -позиция) негізгі корпусқа (поз. 1) бұрандалармен бекітіңіз (поз. 3).

11 -қадам: XOD

Arduino контроллерлерін бағдарламалау үшін мен XOD визуалды бағдарламалау ортасын қолданамын. Егер сіз электротехниканы жаңадан білсеңіз немесе мен сияқты Arduino контроллерлеріне қарапайым бағдарламалар жазуды ұнататын болсаңыз, XOD қолданып көріңіз. Бұл құрылғыны жылдам прототиптеуге арналған тамаша құрал.

XOD -та сіз бағдарламаларды тікелей шолғыш терезесінде жасай аласыз. Жеке мен жұмыс үстелінің нұсқасын жақсы көремін.

Менің ECEM құрылғысы үшін мен XOD-та габбапеопеллер/электр есептегіштер кітапханасын құрдым. Бұл кітапханада бір бағдарламаны жасау үшін қажет барлық түйіндер бар. Ол сонымен қатар дайындалған бағдарламаның мысалын қамтиды. Сондықтан оны XOD жұмыс кеңістігіне қосуды ұмытпаңыз.

Процесс:

• XOD IDE бағдарламалық жасақтамасын компьютерге орнатыңыз.
• Жұмыс кеңістігіне gabbapeople/электр есептегіш кітапханасын қосыңыз.
• Жаңа жоба жасаңыз және оны smth деп атаңыз.

Әрі қарай, мен бұл құрылғыны XOD -та қалай бағдарламалау керектігін сипаттаймын.

Мен сонымен қатар бағдарламаның кеңейтілген нұсқасы бар скриншотты соңғы нұсқаулық қадамда тіркедім.

12 -қадам: Бағдарламалау

Мұнда сізге қажет түйіндер:

Acs712-20a-ac-ток-сенсорлық түйін

Бұл патчқа орнатылатын бірінші түйін. Ол ток күшін өлшеу үшін қолданылады. Бұл кітапханада түйіндердің 3 түрлі түрі бар. Олар амперді өлшеу қақпағының түрімен ерекшеленеді. Сенсор түріне сәйкес келетінін таңдаңыз. Мен acs712-20a-ac-ток-сенсорлық түйінді орналастырамын. Бұл түйін ампердегі ток күшінің мәнін шығарады.

Бұл түйіннің PORT түйреуішінде мен ағымдағы сенсорды қосқан Arduino Micro түйреуішінің мәнін қоюым керек. Мен сенсор сигналының түйреуішін A0 Arduino түйреуішіне дәнекерледім, сондықтан мен A0 мәнін PORT істігіне қойдым.

Құрылғыны қосқаннан кейін ток күшін үздіксіз өлшеу үшін UPD түйреуішінің мәні Үздіксіз күйіне орнатылуы керек. Айнымалы токты өлшеу үшін мен жиілікті көрсетуім керек. Менің электр желісінде айнымалы ток жиілігі 50 Гц -ке тең. Мен 50 мәнін FRQ жиілігіне қойдым.

Көбейту түйіні

Ол электр қуатын есептейді. Электр қуаты - токтың кернеуге көбейтіндісі.

Көбейту түйінін қойыңыз және оның бір түйреуішін сенсорлық түйінмен байланыстырыңыз және айнымалы ток кернеуінің мәнін екінші істікке қойыңыз. Мен 230 мәнін қойдым. Бұл менің электр желісіндегі кернеуді білдіреді.

Integrate-dt түйіні

Алдыңғы екі түйінмен құрылғының ағымы мен қуатын бірден өлшеуге болады. Бірақ уақыт өте келе тұтынылатын энергия мөлшерін есептеу керек. Ол үшін интеграция-dt түйінін қолдана отырып, жылдам қуат мәнін біріктіруге болады. Бұл түйін ағымдағы қуат мәнін жинақтайды.

UPD түйреуіші жинақталған мәнді жаңартуды іске қосады, ал RST түйіні жинақталған мәнді нөлге қайтарады.

Ақшаға арналған түйін

Интеграциядан кейін интеграттау-dt түйінінің шығысында секундына ватт энергия шығынын аласыз. Ақшаны санауды ыңғайлы ету үшін ақшаға арналған түйінді патчқа қойыңыз. Бұл түйін қуат тұтынуды секундына ватттан сағатына киловаттқа айналдырады және жинақталған мәнді сағатына бір киловаттқа көбейтеді.

ҚХР түйреуішіне сағатына бір киловатттың бағасын қойыңыз.

Ақшаға арналған түйінмен электр энергиясының жинақталған құны жұмсалған ақшаға айналады. Бұл түйін оны доллармен шығарады.

Бұл мәнді экранның дисплейінде көрсету ғана қалады.

Мәтін-lcd-8x2 түйіні

Мен 2 жолдан тұратын төрт 8 таңбалы СКД дисплейді қолдандым. Мен осы дисплейге мәтін-lcd-8x2 түйінін қойдым және барлық порт пин мәндерін орнаттым. Бұл түйреуіштер дисплей дәнекерленген Arduino микро порттарына сәйкес келеді.

Дисплейдің бірінші жолында L1 түйреуішінде мен «Барлығы:» жолын жаздым.

Мен дисплейдің екінші жолында ақша сомасын көрсету үшін ақшаға арналған түйіннің шығыс түйінін L2 түйрегімен байланыстырдым.

Патч дайын.

Қолдану түймесін басып, тақта түрін таңдаңыз және оны құрылғыға жүктеңіз.

13 -қадам: кеңейтілген бағдарлама

Сіз бағдарламаны алдыңғы қадамнан өз бетіңізше кеңейте аласыз. Мысалы, бекітілген скриншотты қараңыз.

Патчты қалай өзгертуге болады?

• Acs712-20a-ac-ток-сенсорының шығуын дисплей түйініне тікелей байланыстырыңыз, басқа есептеулерсіз экрандағы лездік ток мәнін шығару үшін.
• Дәл қазір тұтынылатын электр қуатын шығару үшін көбейту түйінінің шығуын дисплей түйініне тікелей байланыстырыңыз;
• Интеграция-dt түйінінің шығысын жинақталған тұтыну мәнін шығару үшін дисплей түйініне тікелей байланыстырыңыз;
• Түймені басу арқылы есептегішті қалпына келтіріңіз. Бұл жақсы идея, бірақ мен құрылғыдағы түйме үшін орын қосуды ұмытып кеттім =). Түйме түйінін патчқа салыңыз және оның PRS түйреуішін dTE түйінінің RST түйреуішімен байланыстырыңыз.
• Сіз 8х2 -ден үлкен экраны бар құрылғыны жасай аласыз және барлық параметрлерді бір уақытта көрсете аласыз. Егер сіз мен сияқты 8х2 экранды қолданғыңыз келсе, барлық мәндерді жолға сыйғызу үшін concat, format-number, нөлмен толтыру түйіндерін қолданыңыз.

Өз құрылғыңызды жасаңыз және үйдегі ең ашкөз техниканы біліңіз!

Сіз бұл құрылғыны үй шаруашылығында электр энергиясын үнемдеуге өте пайдалы деп таба аласыз.

Жуықта Көріскенше.