物联网电源模块：将IOT电源测量功能添加到我的太阳能充电控制器

大家好，我希望你们都很棒！在这种指示中，我将向您展示如何制作IOT功率测量模块，该模块计算由我的太阳能电压控制器利用的太阳能电池板产生的电力量，以对我的铅酸电池组充电。该模块进入太阳能电池板和充电控制器之间，并通过Internet在手机上提供所有必要的参数详细信息。对于IOT平台，我使用的Blynk非常易于使用，并且可以根据您的项目轻松自定义。对现有电荷控制器的限制是它仅给了我充电电压，因此无法确定电量。在该项目中，我已将电压和电流测量功能添加到可用于计算电源（以瓦特）的电源模块，从而将电流（以瓦特为单位）。可以在其他直流电源测量应用中轻松使用此电源模块。这将是一个相当长的指导所以让我们开始！

补给品：

1. Arduino Pro Mini / Nano或同等产品
2. LM2596降压转换器模块
3. 7805调压器
4. AMS1117 3.3V调节器
5. ESP8266-01 WiFi模块
6. OLED显示
7. LM358双运算放大器
8. 100K、10K、2.2k和1K电阻器（1/4瓦）
9. 0.1uF陶瓷盘电容器
10. 22UF电解电容器
11. 螺丝端子
12. 男性和雌性伯格条
13. 开关
14. Perf board或veroboard
15. 焊接设备

一旦我们收集所有必要的组件，重要的是，我们仔细决定了我们的电路板的布局和不同组件的放置，以便布线变得简单，所有部件彼此靠近。对于Arduino，降压转换器，WiFi模块和OLED显示器的附件，我将使用女性标题而不是直接焊接模块，这样我可以使用组件来使用一些其他项目，但如果您计划，您可以直接焊接模块使它永久。

首先，我们焊接的螺丝端子，将用于连接太阳能电池板作为输入和充电控制器作为输出到电源模块。螺丝端子提供了一种在需要时插入或移除设备的简单方法。

为了感应输入电压，使用了分压器网络。为了我的应用，我用10K和1K电阻制作了一个电阻网络，我正在测量1K电阻上的压降，该压降将作为Arduino微控制器的输入。此外，我还增加了一个0.1uF电容器跨越1K电阻，以消除任何突然的电压波动。

分流电阻是与串联的非常小的值（通常按毫米米的顺序），该负载产生非常小的电压降，该电压降可以使用运算放大器放大，然后可以将输出提供给Arduino进行测量。For measuring the current, I am using the shunt resistor(which has a value of approximately 10 milliohms. I have made this using a steel wire and bending it to make a sort of a coil pattern) in the low side of the circuit,i.e, between the load and the ground. This way the small voltage drop can directly be measured with respect to ground.

这里使用的运算放大器是LM358，它是一个双运算放大器芯片。我们将只使用一个运算放大器作为非反相放大器。非反相放大器的增益可以通过使用电阻网络R1和R2来设置，如图所示。对于我的应用程序，我选择R1为100K，R2为2.2K，这使我获得了大约46的增益。电阻器和运放不是完美的，因此必须在arduino程序中进行一些调整，以获得良好的读数（我们将在后面的步骤中讨论）。

我还做了一个关于如何为arduino制作瓦特计的项目，这里我详细讨论了更多的概念。您可以在此处查看项目：//www.sledutah.com/id/DIY-Power-Measurement-Module-for-Arduino/

要为Arduino，Opamp，OLED和WiFi模块提供电源，我使用LM2596降压转换器模块将输入电压降至约7伏。然后使用7805电压调节器，我将7伏特转换为Arduino和OLED的5伏，并使用AMS1117调节器，为WiFi模块产生3.3V。为什么你问的电源很多？作为您的原因无法直接插入太阳能电池板到5伏调节器，并期望有效地工作（因为它是线性调节器）。太阳能电池板的标称电压约为18-20伏，对于线性稳压器来说可能过高，可以在jiffy中炒你的电子产品！所以它更好地拥有一个有效的降压转换器

首先，我标记了降压转换器的引脚适合的位置。然后我将女性标头焊接到那些点和公头到降压转换器（这样如果需要，我可以轻松地删除模块）。5V调节器沿着降压转换器模块下方，连接到HE转换器的输出，为控制板提供平滑5V。

我在降压转换器和太阳能电池板输入之间添加了一个开关，以防我想在电源模块上打开或关闭电源模块。如果关闭，电源仍将传送到负载（在我的情况下充电控制器），只有测量和物联网功能就无法正常工作。上面的图像还显示了到目前为止的焊接过程。

现在我根据Arduino Pro Mini的大小削减了女性标题并焊接它。我直接焊接AMS1117监管机构在Arduino电源的VCC和GND之间（Arduino从7805稳压器获得5V，这反过来又为WIFI模块所需的3.3V提供AMS1117）。我已经战略性地放置了这些组件，使得我必须使用最小的电线，并且部件可以通过焊接痕迹连接。

我依次焊接WiFi模块的女性标题，毗邻Arduino Pro Mini将适合的地方。

ESP8266模块的工作电压为3.3伏，而不是5伏（施加5伏电压时，我观察到模块变得非常非常热，如果使用时间过长，很可能会损坏）。Arduino和WiFi模块通过利用模块的Tx和Rx引脚的串行通信进行通信。我们可以使用ArduinoIDE的软件串行库将arduino的任意2个数字管脚配置为串行管脚。模块的Rx引脚连接到Arduino的Tx，反之亦然。ESP的Rx引脚工作在3.3V逻辑上，因此我们使用2.2K和1K的分压器网络将Arduino的5V逻辑电平降低到大约3.6V（这仍然是可以接受的）。由于arduino兼容3.3v，我们可以直接将ESP的Tx连接到arduino的Rx。

为了连接OLED显示，我们需要4个连接，两个用于电源，2个是I2C通信协议，其中ARDuino是Arduino的A4和A5引脚。我将使用一个小跳线以及男性标题连接I2C引脚并直接焊接电源连接

在最后完成所有的焊接过程这是什么样的董事会看起来！是的，我确实在最后使用了一些电线，但我对结果非常满意。有趣的是，电路板是完全模块化的，如果需要，所有主要组件都可以很容易地拆除或更换。

这就是完整模块在到位时的样子。

现在让我们进入软件部分。。。

为了编程这个模块，我将使用FTDI转接板，这是理想的程序Arduino Pro迷你。它的引脚映射是完全对齐，这样你就不必使用和跳线等。

这是物联网电表模块的完整电路图。我在Eagle CAD中设计了这个示意图。可以根据您的想法下载和修改原理图文件：）

我已经通过在太阳能电池板和充电控制器之间连接电源模块完成了设置，一旦我们为我的WiFi路由器连接到我的WiFi路由器，并且数据在我的智能手机上的Blynk应用程序上不断发布。无论我在互联网连接，都可以提供充电参数的实时数据。感到很高兴看到这个项目很好地工作:)

出于实验目的，我用我的50瓦太阳能电池板和一个12V 18AH铅酸电池测试了这个装置。

下面是我在项目中使用的完整的Arduino代码。

有一些库，你需要的是，为了这个项目正常工作，这些项​​目是：

Blynk大师图书馆

adafruit_gfx库

Adafruit SSD1306图书馆

我希望这个项目很有用。考虑通过与您的社区分享它来支持我的项目:)

随意评论您对此项目的任何反馈或查询。祝你有美好的一天 ！

该项目可帮助我监控我从面板收获的能量数量。让我们走一步，以便更加迈向可再生能源来削减碳足迹并创造一个可持续的环境:)