Pequeño medidor V / A con INA219: 9 pasos (con imágenes)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-23 14:39

¿Estás cansado de volver a enchufar tu multímetro cuando quieres medir tanto el voltaje como la corriente en un proyecto pequeño? ¡El pequeño medidor V / A es el dispositivo que necesita!

No hay nada nuevo en el sensor de corriente de lado alto INA219. Hay muchos buenos proyectos que utilizan su capacidad para medir tanto la corriente como el voltaje en una carga. Originalmente me inspiré en el youtuber Julian Ilett y su video "Proyecto Arduino de 10 minutos - Sensor de corriente INA219". Pero quería un medidor compacto con una interfaz simple y una carcasa impresa en 3D, así que decidí hacerlo yo mismo.

Acerca del sensor INA219:

El INA219 puede medir ± 3,2 A con una resolución de 0,1 mA. Lo hace midiendo la caída de voltaje sobre la resistencia de 0.1 ohmios en la PCB. Entonces, el sensor introducirá una caída de voltaje muy pequeña, pero solo 320 mV en el peor de los casos (3.2A). Por ejemplo, a 100 mA, la caída es de solo 10 mV. Si lo desea, es posible cambiar la resistencia para obtener mayor rango o resolución. Al mismo tiempo, el sensor también mide la tensión del bus con una resolución de 4 mV. En mi experiencia, las lecturas de voltaje son muy precisas. La precisión de las lecturas actuales depende de la resistencia real de su resistencia. Por lo general, tienen una tolerancia del 1% (pero no estoy seguro de que deba confiar en los tableros baratos de eBay). Creo que debería ser posible calibrar los resultados si conoce el valor preciso de la resistencia. Pero no profundicé en eso, ya que la precisión ha sido lo suficientemente buena para mis necesidades. El sensor tiene diferentes configuraciones de ganancia; estas no afectarán la resolución, pero ayudan a disminuir el ruido en los rangos bajos.

Características del medidor Tiny V / A:

• Se puede alimentar desde USB o desde la entrada de energía.

  • Cuando se suministra desde USB, el suministro de entrada puede oscilar entre 0 y 26 V. Solo la corriente de fuga del sensor afecta la entrada de energía. Agradable si desea verificar la capacidad de una batería.
  • Cuando se alimenta desde la entrada de alimentación, puede oscilar entre 4 y 15 V. (Limitaciones del regulador de voltaje arduino).
  • La entrada seleccionada se detecta al arrancar o cambiar y mostrará un mensaje de rango al usuario.
• Puede mostrar voltaje, corriente, potencia y mAh simultáneamente.
• mAh se puede restablecer.
• Interfaz de un botón con pulsación corta / larga.
• Seleccione los rangos INA219: 26V / 3.2A, 26V / 1A o 16V / 0.4A.
• Seleccione la frecuencia de muestreo de 100, 200, 500 o 1000 ms.
• Habilite / deshabilite la suspensión del sensor para reducir la corriente de fuga en el sensor.
• Las configuraciones se almacenan en EEPROM y se vuelven a cargar al arrancar

• Interfaz de serie

  • Imprime los resultados en serie. Se puede utilizar para la tala.
  • Cambiar la configuración con comandos en serie

Suministros

1x Arduino Nano - Ejemplo de eBay Arduino Nano

1x placa de sensor INA219 - ejemplo de eBay de placa de sensor púrpura INA219

1x OLED 0.96 "I2C 128X64 4 pines - OLED 0.96" Azul I2C Ejemplo de eBay

1x Interruptor táctil capacitivo TTP223 - Ejemplo de eBay de PCB de botón táctil capacitivo TTP223

1x Montaje de toma de corriente hembra - Ejemplo de eBay de montaje de orificio de toma de corriente hembra

1x Conector de alimentación macho - Conector de alimentación macho con terminales de tornillo Ejemplo de eBay o Conector de alimentación macho con terminales Push Ejemplo de eBay

1x interruptor deslizante 2 posiciones 6 pines - interruptor deslizante 6 pines ejemplo de eBay

Alambres

1x conector macho de 5 pines (opcional) - encabezados de 2,54 pines macho Ejemplo de eBay

1 conector hembra de 5 pines (opcional) - Ejemplo de conjunto de conector Dupont de eBay o conector de 2,54 de 5 pines de una sola fila de eBay

Tubo termorretráctil (opcional)

Instrumentos:

Hierro de soldadura

Impresora 3D (si quieres la carcasa impresa en 3D)

Pistola de pegamento

Paso 1: esquemas

Hice dos versiones de los esquemas. Uno tradicional y uno basado en imágenes. Las conexiones son idénticas para que pueda usar lo que prefiera.

Descripción

La pantalla OLED y el sensor INA219 utilizan I2C, por lo que necesitan SDA y SCL conectados a A4 y A5.

La salida del sensor táctil capacitivo la conectaremos a D2 para la entrada.

El interruptor deslizante tiene 6 pines, dos filas de 3 pines. Se utilizará una fila para conectar la entrada de alimentación a Vin en el Arduino. La otra fila conectará D6 a tierra. Al usar pull-up interno en D6, Arduino podrá ver si está conectado o no a la alimentación de Vin.

Por último encaminamos el conector positivo de la entrada de alimentación (jack de alimentación hembra) a través del INA219 a la salida positiva (jack de alimentación macho). Así es como el sensor puede medir la corriente que fluye a través de él.

Paso 2: Impresión de la carcasa

El estuche consta de una caja y una tapa. Ambos deben ser fáciles de imprimir y la mayoría de las impresoras pueden imprimirlos sin soporte. Pero puede agregar soporte si lo desea.

Cuando termine, las dos partes encajarán. Si tiene mucho cuidado, podrá volver a abrirlo. Pero los dos cierres de resorte son un poco frágiles y pueden romperse si no se tiene cuidado.

¿No tienes impresora 3D?

Si no tiene acceso a una impresora 3D, estoy seguro de que es posible crear otro caso. Puede comprar un estuche / caja de proyecto de plástico o aluminio. O puedes hacer algo tú mismo con madera o cartón. ¡Ser creativo!

Paso 3: Montaje de la tapa

La tapa sostiene la pantalla OLED y el botón táctil capacitivo. Suelde los cables en los componentes antes de pegarlos en su lugar con una pistola de pegamento. Tenga cuidado con la pantalla OLED: a veces, el vidrio está montado torcido en la PCB. Así que alinea eso antes de pegarlo en su lugar. Si tiene un conector de 5 pines, agréguelo a los cables. Si no lo hace, aún es posible conectar la pantalla y el botón directamente al Arduino, pero es un poco más difícil trabajar con él.

Paso 4: Montaje de la caja principal

Monte el conector hembra de alimentación y el interruptor deslizante y atorníllelos en su lugar. Si no puede encontrar ningún tornillo pequeño que se ajuste al interruptor, puede pegarlo en su lugar. Creo que obtuve el mío de una vieja unidad de DVD que desmonté:)

Retire los pines y conectores del INA219 (si está montado), no hay suficiente espacio para eso en la caja. Luego, cablee completamente el Arduino y el INA219 antes de pegarlos en su lugar en la caja. Nuevamente agregue el conector de 5 pines si lo tiene, o simplemente conéctelo directamente a la tapa.

Luego, complete el cableado para el interruptor y las tomas de corriente. En el interruptor deslizante, suelde los cables a las dos clavijas más cercanas al conector de alimentación hembra en ambas filas. De esta manera, puede deslizar el interruptor hacia el USB para seleccionar la alimentación USB. Y deslice el interruptor hacia la entrada para la potencia de entrada. ¡Fácil de recordar!

¡No cierres el caso todavía! Es mejor probar que todo funciona primero.

Paso 5: Programando el Arduino

Si aún no tiene el IDE de Arduino instalado, consígalo de arduino.cc

También necesita instalar las dos bibliotecas U8g2 y Adafruit INA219. Ambos están disponibles en el administrador de la biblioteca. Para Adafruit INA219, asegúrese de obtener la versión 1.0.5; las versiones más recientes requieren bibliotecas adicionales y memoria flash, pero no proporcionan ninguna funcionalidad adicional en este momento.

A continuación, obtenga el código fuente adjunto en este Instructable (Tiny-VA-Meter.ino y FlashMem.h) u obtenga la última versión de mi GitHub Tiny-VA-Meter Git. Ahora abra Tiny-VA-Meter.ino con el IDE de Arduino.

Conecte el medidor Tiny V / A a su computadora con un cable USB.

En las herramientas, seleccione Placa: "Arduino Nano", Procesador: "ATmega328P" y el puerto correcto. Es posible que deba cambiar el procesador a "ATmega328P (antiguo gestor de arranque)" dependiendo de su arduino. Si tiene errores de comunicación, intente eso.

Presione el botón de carga y espere hasta que haya terminado.

Paso 6: pruebe que todo funcione

Antes de cerrar la caja es una buena idea comprobar que todo está conectado correctamente. Puede seguir estos pasos para verificar todos los componentes:

1. Desde la alimentación USB, la pantalla debe iluminarse y mostrar las lecturas (independientemente de la posición del interruptor deslizante).

2. Compruebe que puede cambiar de menú tocando el botón.

3. Aplique energía a la entrada y verifique que el medidor muestre el voltaje correcto.

4. Intente cambiar el interruptor deslizante y verifique que el medidor muestre los mensajes de rango.

5. Ahora puede intentar configurar el interruptor deslizante en alimentación de entrada y desconectar el USB. El medidor aún debería funcionar.

6. Finalmente, debería poder conectar una carga o dispositivo a la salida y verificar que el sensor esté leyendo el consumo de corriente.

Si todos estos pasos fueron exitosos, su medidor debería estar funcionando perfectamente. ¡Ahora puedes colocar la tapa en su lugar!

Paso 7: aprenda a navegar por el menú

Al arrancar, el medidor comenzará mostrando el rango de entrada disponible dependiendo de la posición del interruptor deslizante: "Rango de entrada: 0-26V 3.2A" o "Rango de entrada: 4-15V 3.2A". El mensaje solo se mostrará durante unos segundos, pero puede omitirlo con una presión corta. Si se cambia el interruptor deslizante después del arranque, aparecerá de nuevo un nuevo mensaje durante unos segundos.

En resumen, navega presionando brevemente y selecciona presionando prolongadamente (1 seg).

El medidor tiene 3 páginas principales: pantalla V / A, pantalla y configuración V / A / W / Ah. Una pulsación corta del botón saltará entre estas páginas.

En la página V / A / W / Ah puede restablecer mAh con una pulsación larga.

En la página de configuración, puede ingresar la configuración con una pulsación larga. Ahora puede volver a navegar entre diferentes configuraciones con una presión corta. Las configuraciones disponibles son "Rango del sensor", "Frecuencia de actualización" y "Sensor inactivo". Puede alternar cada ajuste presionando prolongadamente. Al navegar más allá del último ajuste, el medidor volverá al menú de visualización V / A.

Paso 8: uso de la interfaz en serie

Cuando se conecta a una PC con USB, puede usar el monitor serial Arduino (u otro terminal) para comunicarse con el medidor Tiny V / A. Utiliza la velocidad en baudios 115200.

Con la frecuencia de muestreo seleccionada, el medidor transmitirá todas las lecturas en serie y puede leerlas fácilmente en el terminal.

Pero también puede cambiar la configuración del medidor Tiny V / A con comandos en serie. Asegúrese de seleccionar "Nueva línea" como final de línea.

Cualquier comando no válido mostrará el menú de ayuda:

Comandos: - reiniciar (reiniciar mAh)

- leer (Responder con los últimos resultados)

- log x (Transmisión automática de sampels - x puede estar activado o desactivado)

- dormir x (INA219 dormir entre muestras - x puede estar activado o desactivado)

- actualizar x (Establecer pantalla y frecuencia de actualización en serie. x puede ser 100, 200, 500 o 1000)

- rango x (ajuste el rango INA219. x puede ser 0 para 3.2A, 1 para 1A o 2 para 0.4A)

Por ejemplo, escriba "actualizar 1000" para cambiar la frecuencia de muestreo a 1 segundo. O escriba "cerrar sesión" para deshabilitar la transmisión automática de resultados. El medidor responderá con "OK" si tiene éxito.

Paso 9: ¡Listo

Ahora úsalo para medir algo divertido:)

He intentado agregar todas las funciones que encuentro útiles. Pero siéntase libre de hacer sus propias modificaciones. ¡Y comparta si puede hacer algunas mejoras increíbles en el medidor Tiny V / A!

Actualizado el 14 / 06-2020: ¡Se cambió el controlador y se agregaron más funciones! Aún no está cubierto por esta guía, pero puede consultarlo en mi GitHub.