描述

迷你 OLED 面板儀表

介紹

這是一款 arduino 可編程 OLED 面板儀表，使用 INA226 電源監(jiān)控芯片來(lái)感應(yīng)電壓和電流，然后顯示在 SSD1306 OLED 顯示屏上。通常亞馬遜/ebay 上便宜的其他小型面板儀表非常不準(zhǔn)確，其中一些帶有可以改變電壓和電流的電位器，但這僅在很小的值范圍內(nèi)準(zhǔn)確，并且通常會(huì)弄亂電壓/電流讀數(shù)。為了避免這種挫敗感，我構(gòu)建了自己的面板表，可以準(zhǔn)確顯示電壓和電流，非常小，易于使用，可以測(cè)量瓦特，并可以更改任何測(cè)量單位。

教科書(shū)鏈接

工作準(zhǔn)則

電流和電壓測(cè)量的背景

測(cè)量電壓非常簡(jiǎn)單，您只需將要測(cè)量的電壓連接到 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），以便微控制器讀取并顯示值。ADC 幾乎可以在特定時(shí)間點(diǎn)對(duì)模擬電壓進(jìn)行采樣，并將這些值存儲(chǔ)為位。位分辨率越高，即 ADC 對(duì)模擬電壓進(jìn)行的采樣數(shù)量，精度就越高。可以通過(guò)多種不同的方式測(cè)量電流，但我將只關(guān)注本項(xiàng)目使用的一種使用電流分流器的方法。電流分流器只是一個(gè)與您正在測(cè)量的負(fù)載串聯(lián)的電阻器，根據(jù)歐姆定律，流過(guò)該電阻器的電流將在電阻器上產(chǎn)生等于 I 乘以 R 的壓降。通過(guò)分流器的電流將與流經(jīng)負(fù)載的電流相同，因?yàn)樗c負(fù)載串聯(lián)。如果分流器的值已知，則通過(guò)負(fù)載的電流將等于分流器兩端的電壓降/分流器的電阻。分流器可以連接在高側(cè)或低側(cè)，當(dāng)電流分流器連接到負(fù)載的正側(cè)時(shí)，高側(cè)就是高側(cè)，而低側(cè)連接到負(fù)載的接地側(cè)。我為這個(gè)項(xiàng)目選擇了高端傳感。分流器可以連接在高側(cè)或低側(cè)，當(dāng)電流分流器連接到負(fù)載的正側(cè)時(shí)，高側(cè)就是高側(cè)，而低側(cè)連接到負(fù)載的接地側(cè)。我為這個(gè)項(xiàng)目選擇了高端傳感。分流器可以連接在高側(cè)或低側(cè)，當(dāng)電流分流器連接到負(fù)載的正側(cè)時(shí)，高側(cè)就是高側(cè)，而低側(cè)連接到負(fù)載的接地側(cè)。我為這個(gè)項(xiàng)目選擇了高端傳感。

關(guān)于組件

該項(xiàng)目使用 INA226 電源監(jiān)控 IC 來(lái)測(cè)量電壓和電流。它通過(guò)測(cè)量分流電阻器兩端的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，并計(jì)算流經(jīng)負(fù)載的電流，因?yàn)殡妷簝H由 INA226 的 ADC 測(cè)量。這個(gè)項(xiàng)目的核心是 ATMEGA328p，因?yàn)樗ㄟ^(guò) I2C 從 INA226 讀取值，并再次通過(guò) I2C 將這些值顯示到 OLED 顯示器。電流分流器是一個(gè) 5mΩ 電阻器，容差為 1%，額定功率為 2W，它會(huì)產(chǎn)生 INA226 測(cè)量的壓降。SSD1306 是一種典型的顯示器，隨處可用，常用于 arduino 項(xiàng)目，您只需為其加電，并通過(guò) I2C 線為其提供信息。

示意圖

ATMEGA328p 與 Arduino mini 幾乎相同，要對(duì) Arduino mini 進(jìn)行編程，您需要 FTDI 編程器才能將 USB 轉(zhuǎn)換為串行通信。為了對(duì) ATMEGA328p 進(jìn)行編程，F(xiàn)TDI 編程器需要使用引腳 DTR、RX、TX、CTS、POWER 和 GROUND 連接到 ATMEGA。您不僅需要對(duì) ATMEGA 進(jìn)行編程，而且由于芯片是空白的，因此需要進(jìn)行引導(dǎo)加載，并且要引導(dǎo)加載芯片，您需要使用引腳 15、16、17 和 29 將 Arduino uno 連接到芯片。編程，和引導(dǎo)加載芯片將在下面的步驟中解釋。兩個(gè) 10k 電阻位于 ATMEGA 的引腳 28 和 27 上，因?yàn)樗鼈兪?I2C 引腳（SDA 和 SCL）。這兩個(gè)引腳需要一個(gè)上拉電阻才能在顯示器的位置正常工作，INA226 使用 I2C 通信，這就是為什么它們的引腳標(biāo)有 SDA，和 SCL（串行數(shù)據(jù)和串行時(shí)鐘）。INA226 的 VBUS 是您測(cè)量電壓的點(diǎn)（相對(duì)于地），IN+ 連接到分流器的正極，IN- 連接到分流器的負(fù)載側(cè)，警報(bào)引腳用于提醒故障條件的用戶。

引導(dǎo)加載和編程 PCB

引導(dǎo)加載

D11 → 15

D12 → 16

D13 → 17

+3.3v → +3.3v

接地 → 接地

然后打開(kāi) Arduino IDE，打開(kāi)一個(gè)名為“ArduinoISP”的示例草圖，并上傳代碼。在此之后，轉(zhuǎn)到工具，然后選擇“Programmer”，然后選擇“Arduino as ISP”。最后，轉(zhuǎn)到工具并選擇“Burn Bootloader”，如果它被引導(dǎo)加載，板將在引導(dǎo)加載時(shí)快速閃爍 3 次，您將在命令窗口中收到一條消息，告訴您它已被引導(dǎo)加載。

編程

引導(dǎo)加載后，電路板現(xiàn)在可以進(jìn)行編程了。首先，拿到 FTDI 編程器，并連接到上圖所示的母頭，或者您可以按照母頭的引出線，通過(guò)跳線將 FTDI 板連接到它。確保將 FTDI 編程器設(shè)置為 3.3v。當(dāng)一切都連接好后，只需在第 4 步中上傳代碼即可。

校準(zhǔn)

請(qǐng)記住，您可能需要修改“setResistorRange”函數(shù)的電阻值，因?yàn)殡娮杵鞑⒉煌昝馈榱诵?zhǔn)傳感器，您必須運(yùn)行代碼，并打開(kāi)串行監(jiān)視器，它首先讀取 0 或接近 0，然后您必須連接負(fù)載，并讓已知電流通過(guò)它。通過(guò)這個(gè)已知電流會(huì)給你一個(gè)串行監(jiān)視器上的讀數(shù)。將此數(shù)字除以 1000（因?yàn)樗?mV 為單位），然后除以已知電流（以安培為單位），這應(yīng)該會(huì)給出實(shí)際電阻值。將實(shí)際電阻值插入“setResistorRange”函數(shù)以校準(zhǔn)電路板。在第 4 步中，我將該值設(shè)置為 5mΩ，但如果您使用 1% 容差電阻器，這當(dāng)然需要更改，因?yàn)槿绻褂?0，則很可能不需要校準(zhǔn)它。

使用它

電路板接線非常簡(jiǎn)單，只需按照上圖操作即可，請(qǐng)記住，如果您使用兩個(gè)單獨(dú)的電源，則必須將地線連接在一起。該板在開(kāi)始變熱之前只能處理大約 5A 的電流測(cè)量，但理論上它可以測(cè)量高達(dá) 16A 的電流，因?yàn)樽畲蟾袘?yīng)電壓只能為 80mV。然而，電阻器加熱會(huì)增加其電阻，并導(dǎo)致不準(zhǔn)確。由于測(cè)量線的壓降，電壓讀數(shù)可能不準(zhǔn)確，為避免這種情況，請(qǐng)確保使用粗線。該儀表只能測(cè)量最大 36v，不過(guò)，我相信可以重新設(shè)計(jì)電路板，添加一個(gè)分壓器來(lái)限制輸出電壓，并更改代碼以獲得更高的電壓測(cè)量值。

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代碼

代碼

阿杜諾

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