Medidor de energía multifunción DIY V2.0: 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

En este Instructable, le mostraré cómo hacer un medidor de energía multifunción basado en Wemos (ESP8266). Este pequeño medidor es un dispositivo muy útil que monitorea voltaje, corriente, potencia, energía y capacidad. Aparte de estos, también monitorea la temperatura ambiente que es importante para la aplicación solar fotovoltaica. Este dispositivo es adecuado para casi cualquier dispositivo de CC. Este pequeño medidor también se puede usar para medir la capacidad real del paquete de baterías o banco de energía usando una carga ficticia. El medidor puede medir hasta un rango de voltaje de 0 a 26 V y una corriente máxima de 3,2 A.

Este proyecto es una continuación de mi proyecto anterior de Medidores de energía.

Las siguientes son las nuevas funciones agregadas a la versión anterior

1. Controle los parámetros desde el teléfono inteligente

2. Rango automático de parámetros

3. Seguimiento de la factura de electricidad

4. Probador de dispositivos USB

Me inspiré en los siguientes dos proyectos

1. Monitor de energía”- Sensor de voltaje y corriente CC (INA219)

2. Haga su propio medidor / registrador de potencia

Me gustaría agradecer especialmente a los dos autores de proyectos mencionados anteriormente.

Suministros:

Componentes utilizados:

1. Wemos D1 Mini Pro (Amazon)

2. INA219 (Amazon)

3. Pantalla OLED de 0.96 (Amazon)

4. Sensor de temperatura DS18B20 (Amazon)

5. Batería Lipo (Amazon)

6. Terminales de tornillo (Amazon)

7. Encabezados femeninos / masculinos (Amazon)

8. Tablero perforado (Amazon)

9. Cable de 24 AWG (Amazon)

10. Deslice el interruptor (Amazon)

11. Puerto USB macho (Amazon)

12. 11. Puerto USB hembra (Amazon)

12. Separadores de PCB (Amazon)

13. Paneles solares (voltaicos)

Herramientas e instrumentos utilizados:

1. Soldador (Amazon)

2. Pelacables (Amazon)

3. Multímetro (Amazon)

Paso 1: Paso 1: ¿Cómo funciona?

El corazón del Energy Meter es una placa Wemos basada en ESP8266. El ESP8266 detecta la corriente y el voltaje utilizando el sensor de corriente INA219 y la temperatura mediante el sensor de temperatura DS18B20. De acuerdo con este voltaje y corriente, ESP hace los cálculos para calcular la potencia, la energía y la capacidad. A partir del consumo de energía, la factura de la luz se calcula en función de la tarifa de energía (precio por kWh).

El esquema completo se divide en 4 grupos

1. Wemos D1 Mini Pro

La energía requerida para la placa Wemos se suministra desde una LiPovBattery a través de un interruptor deslizante.

2. Sensor de corriente

El sensor de corriente INA219 está conectado a la placa Arduino en modo de comunicación I2C (pin SDA y SCL).

3. Pantalla OLED

Similar al sensor actual, la pantalla OLED también está conectada a la placa Arduino en el modo de comunicación I2C. Sin embargo, la dirección para ambos dispositivos es diferente.

4. Sensor de temperatura

Aquí he usado el sensor de temperatura DS18B20. Utiliza un protocolo de un solo cable para comunicarse con Arduino.

Paso 2: preparar los pines del encabezado

Para montar el Arduino, la pantalla OLED, el sensor de corriente y el sensor de temperatura, necesita un pin de encabezado recto hembra. Cuando compre los encabezados rectos, serán demasiado largos para que se utilicen los componentes. Por lo tanto, deberá recortarlos a una longitud adecuada. Usé una pinza para recortarlo.

Los siguientes son los detalles sobre los encabezados:

1. Tablero Wemos - 2 x 8 pines

2. INA219 - 1 x 6 pines

3. OLED - 1 x 4 pines

4. Temp. Sensor - 1 x 3 pines

Paso 3: suelde los conectores hembra

Después de preparar el pin de los encabezados hembra, suéltelos a la placa perforada.

Después de soldar los pines del cabezal, compruebe si todos los componentes encajan perfectamente o no.

Paso 4: Terminales de tornillo de soldadura, puerto USB e interruptor

Primero suelde los 3 terminales de tornillo, los terminales de tornillo se utilizan para conectar 1. Fuente 2. Carga y 3. Batería

Los terminales superiores se utilizan para la conexión de la fuente y la carga y el terminal inferior situado al lado del interruptor se utiliza para conectar el paquete de baterías.

Luego suelde el interruptor deslizante. El interruptor deslizante enciende y apaga la alimentación de la placa Wemos.

Por fin suelde el puerto USB hembra. El tamaño de las patas de montaje del puerto USB es un poco más grande que los orificios del orificio perforado, por lo que debe ensanchar el orificio con un taladro. Luego presione el puerto USB en esos orificios y suelde todos los pines.

Paso 5: Prepare el sensor INA219

El sensor INA219 viene con tiras de cabezal macho de 6 pines y un terminal de tornillo. Los pines del cabezal macho son para la conexión I2C con el microcontrolador y el terminal de tornillo es para la conexión de la línea de alimentación para medir la corriente.

Aquí he soldado los pines macho de 6 pines al INA219 y dejé el terminal de tornillo para considerar el aspecto estético. Luego sueldo directamente dos cables a la almohadilla de soldadura proporcionada para el terminal de tornillo como se muestra en la imagen de arriba.

Paso 6: monte el sensor de temperatura

Aquí estoy usando el sensor de temperatura DS18B20 en el paquete TO-92. Al considerar el reemplazo fácil, he usado un cabezal hembra de 3 pines. Pero puede soldar directamente el sensor a la placa perforada.

El diagrama de pines para DS18B20 se muestra en la imagen de arriba.

Paso 7: haz el circuito

Después de soldar los conectores hembra y los terminales de tornillo, debe unir las almohadillas según el diagrama esquemático que se muestra arriba.

Las conexiones son bastante sencillas.

INA219 / OLED -> Wemos

VCC -> VCC

GND -> GND

SDA -> D2

SCL-> D1

DS18B20 -> Wemos

GND -> GND

DQ -> D4 a través de una resistencia pull-up de 4.7K

VCC -> VCC

Por último, conecte los terminales de tornillo según el esquema.

He usado cables de colores de 24 AWG para hacer el circuito. Suelde el cable según el diagrama del circuito.

Paso 8: prepare la batería

Aquí he usado una batería de 700 mAh para alimentar la placa Wemos. La batería está montada en la parte trasera de la placa de circuito. Para montar la batería, he usado cinta adhesiva de doble cara de 3M.

Pocos pensamientos:

1. Si no desea utilizar un paquete de baterías, puede utilizar la fuente de alimentación para alimentar la placa Wemos mediante un circuito regulador de voltaje.

2. Puede agregar una placa de carga TP4056 para cargar la batería LiPo.

Paso 9: Montaje de los separadores

Después de soldar y cablear, monte los separadores en las 4 esquinas. Proporcionará suficiente espacio libre para las juntas de soldadura y los cables del suelo.

Paso 10: software y bibliotecas

1. Preparación de Arduino IDE para Wemos Board

Para cargar el código Arduino en la placa Wemos, debe seguir este Instructables

Configure la placa y el puerto COM correctos.

2. Instale las bibliotecas

Entonces tienes que importar la biblioteca a tu Arduino IDE

Descarga las siguientes bibliotecas

1. Biblioteca Blynk

2. Adafruit_SSD1306

3. Adafruit_INA219

4. Temperatura de Dallas

5. OneWire

3. Bosquejo de Arduino

Después de instalar las bibliotecas anteriores, pegue el código de Arduino que se proporciona a continuación. Ingrese el código de autenticación del paso 1, ssid y la contraseña de su enrutador.

Luego cargue el código.

Paso 11: Interfaz con la aplicación Blynk

Como la placa Wemos tiene un chip WiFi incorporado, puede conectarlo a su enrutador y monitorear todos los parámetros desde su teléfono inteligente. Aquí he usado la aplicación Blynk para hacer la aplicación de monitoreo de teléfonos inteligentes.

Blynk es una aplicación que permite un control total sobre Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison y mucho más hardware. Es compatible tanto con Android como con iPhone.

En Blynk todo funciona con ⚡️Energy. Cuando crea una nueva cuenta, obtiene ⚡️2, 000 para comenzar a experimentar; Cada widget necesita algo de energía para funcionar.

Siga los pasos a continuación:

Paso 1: descargue la aplicación Blynk

1. Para Android

2. Para iPhone

Paso 2:

Obtenga el token de autenticación Para conectar la aplicación Blynk y su hardware, necesita un token de autenticación.

1. Cree una nueva cuenta en la aplicación Blynk.

2. Presione el ícono QR en la barra de menú superior.

Cree un clon de este proyecto escaneando el código QR que se muestra arriba. Una vez que se detectó correctamente, todo el proyecto estará en su teléfono de inmediato.

3. Una vez creado el proyecto, el equipo de Blynk le enviará un token de autenticación a través de la identificación de correo electrónico registrada.

4. Revise la bandeja de entrada de su correo electrónico y busque el token de autenticación.

Paso 12: Prueba del circuito

Para probar la placa, he conectado una batería de 12V como fuente y un LED de 3W como carga.

La batería está conectada al terminal de tornillo de la fuente y el LED está conectado al terminal de tornillo de carga. La batería LiPo se conecta al terminal de tornillo de la batería y luego enciende el circuito usando el interruptor deslizante. Puede ver que todos los parámetros se muestran en la pantalla OLED.

Los parámetros de la primera columna son 1. Voltaje 2. Corriente 3. Potencia Los parámetros de la segunda columna son 1. Energía 2. Capacidad 3. Temperatura

Ahora abra la aplicación Blynk para monitorear todos los parámetros anteriores desde su teléfono inteligente.

Para verificar la precisión, usé mi multímetro y un probador como se muestra arriba. La precisión está cerca de ellos.

Estoy realmente satisfecho con este dispositivo de bolsillo.

Gracias por leer mi Instructable. Si te gusta mi proyecto, no olvides compartirlo.

Los comentarios y sugerencias son siempre bienvenidos.