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arduino可編程OLED面板儀表

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資料介紹

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)控芯片來感應電壓和電流，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準確，并且通常會弄亂電壓/電流讀數(shù)。為了避免這種挫敗感，我構建了自己的面板表，可以準確顯示電壓和電流，非常小，易于使用，可以測量瓦特，并可以更改任何測量單位。

教科書鏈接

工作準則

電流和電壓測量的背景

測量電壓非常簡單，您只需將要測量的電壓連接到 ADC（模數(shù)轉換器），以便微控制器讀取并顯示值。ADC 幾乎可以在特定時間點對模擬電壓進行采樣，并將這些值存儲為位。位分辨率越高，即 ADC 對模擬電壓進行的采樣數(shù)量，精度就越高?？梢酝ㄟ^多種不同的方式測量電流，但我將只關注本項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與您正在測量的負載串聯(lián)的電阻器，根據(jù)歐姆定律，流過該電阻器的電流將在電阻器上產生等于 I 乘以 R 的壓降。通過分流器的電流將與流經負載的電流相同，因為它與負載串聯(lián)。如果分流器的值已知，則通過負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或低側，當電流分流器連接到負載的正側時，高側就是高側，而低側連接到負載的接地側。我為這個項目選擇了高端傳感。分流器可以連接在高側或低側，當電流分流器連接到負載的正側時，高側就是高側，而低側連接到負載的接地側。我為這個項目選擇了高端傳感。分流器可以連接在高側或低側，當電流分流器連接到負載的正側時，高側就是高側，而低側連接到負載的接地側。我為這個項目選擇了高端傳感。

關于組件

該項目使用 INA226 電源監(jiān)控 IC 來測量電壓和電流。它通過測量分流電阻器兩端的電壓來實現(xiàn)這一點，并計算流經負載的電流，因為電壓僅由 INA226 的 ADC 測量。這個項目的核心是 ATMEGA328p，因為它通過 I2C 從 INA226 讀取值，并再次通過 I2C 將這些值顯示到 OLED 顯示器。電流分流器是一個 5mΩ 電阻器，容差為 1%，額定功率為 2W，它會產生 INA226 測量的壓降。SSD1306 是一種典型的顯示器，隨處可用，常用于 arduino 項目，您只需為其加電，并通過 I2C 線為其提供信息。

示意圖

ATMEGA328p 與 Arduino mini 幾乎相同，要對 Arduino mini 進行編程，您需要 FTDI 編程器才能將 USB 轉換為串行通信。為了對 ATMEGA328p 進行編程，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 ATMEGA 進行編程，而且由于芯片是空白的，因此需要進行引導加載，并且要引導加載芯片，您需要使用引腳 15、16、17 和 29 將 Arduino uno 連接到芯片。編程，和引導加載芯片將在下面的步驟中解釋。兩個 10k 電阻位于 ATMEGA 的引腳 28 和 27 上，因為它們是 I2C 引腳（SDA 和 SCL）。這兩個引腳需要一個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有 SDA，和 SCL（串行數(shù)據(jù)和串行時鐘）。INA226 的 VBUS 是您測量電壓的點（相對于地），IN+ 連接到分流器的正極，IN- 連接到分流器的負載側，警報引腳用于提醒故障條件的用戶。

引導加載和編程 PCB

引導加載

D11 → 15

D12 → 16

D13 → 17

+3.3v → +3.3v

接地 → 接地

然后打開 Arduino IDE，打開一個名為“ArduinoISP”的示例草圖，并上傳代碼。在此之后，轉到工具，然后選擇“Programmer”，然后選擇“Arduino as ISP”。最后，轉到工具并選擇“Burn Bootloader”，如果它被引導加載，板將在引導加載時快速閃爍 3 次，您將在命令窗口中收到一條消息，告訴您它已被引導加載。

編程

引導加載后，電路板現(xiàn)在可以進行編程了。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，通過跳線將 FTDI 板連接到它。確保將 FTDI 編程器設置為 3.3v。當一切都連接好后，只需在第 4 步中上傳代碼即可。

校準

請記住，您可能需要修改“setResistorRange”函數(shù)的電阻值，因為電阻器并不完美。為了校準傳感器，您必須運行代碼，并打開串行監(jiān)視器，它首先讀取 0 或接近 0，然后您必須連接負載，并讓已知電流通過它。通過這個已知電流會給你一個串行監(jiān)視器上的讀數(shù)。將此數(shù)字除以 1000（因為它以 mV 為單位），然后除以已知電流（以安培為單位），這應該會給出實際電阻值。將實際電阻值插入“setResistorRange”函數(shù)以校準電路板。在第 4 步中，我將該值設置為 5mΩ，但如果您使用 1% 容差電阻器，這當然需要更改，因為如果您使用 0，則很可能不需要校準它。

使用它

電路板接線非常簡單，只需按照上圖操作即可，請記住，如果您使用兩個單獨的電源，則必須將地線連接在一起。該板在開始變熱之前只能處理大約 5A 的電流測量，但理論上它可以測量高達 16A 的電流，因為最大感應電壓只能為 80mV。然而，電阻器加熱會增加其電阻，并導致不準確。由于測量線的壓降，電壓讀數(shù)可能不準確，為避免這種情況，請確保使用粗線。該儀表只能測量最大 36v，不過，我相信可以重新設計電路板，添加一個分壓器來限制輸出電壓，并更改代碼以獲得更高的電壓測量值。

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代碼

阿杜諾

?	#include
?	#include
?	#include
?	#include
?	#include
?	#include
?	?
?	?
?	#define SCREEN_WIDTH 128
?	#define SCREEN_HEIGHT 64
?	#define OLED_RESET 4
?	#define I2C_ADDRESS 0x40
?	Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
?	//INA226 INA(0x40);
?	float shuntVoltage_mV = 0.000;
?	float busVoltage_V = 0.000;
?	float current_A = 0.000;
?	float loadVoltage_V = 0.000;
?	float x;
?	float z;
?	float y;
?	?
?	?
?	INA226_WE ina226 = INA226_WE(0x40);
?	?
?	?
?	void setup() {
?	Wire.begin();
?	display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
?	Serial.begin(9600);
?	ina226.init();
?	ina226.setResistorRange(0.00515,10.0);
?	ina226.waitUntilConversionCompleted();
?	ina226.setConversionTime(CONV_TIME_140);
?	ina226.setAverage(AVERAGE_256);
?	pinMode(2,OUTPUT);
?	}
?	?
?	void loop() {
?	?
?	?
?	?
?	// ina226.setCorrectionFactor(1);
?	//ina226.readAndClearFlags();
?	shuntVoltage_mV = ina226.getShuntVoltage_mV();
?	busVoltage_V = (ina226.getBusVoltage_V());
?	current_A = ina226.getCurrent_mA()/1000;
?	if (current_A <=0) {
?	x = 0.000;
?	}
?	else{
?	x = current_A;
?	}
?	if (busVoltage_V >= 10){
?	z = 18;
?	}
?	else {
?	z = 30;
?	}
?	if ( current_A >= 10){
?	y = 18;
?	}
?	else {
?	y = 30;
?	}
?	display.clearDisplay();
?	display.setTextColor(WHITE);
?	display.setTextSize(2);
?	display.setCursor(z,0);
?	display.print(busVoltage_V,3);
?	display.setCursor(110,0);
?	display.print("V");
?	display.setTextColor(WHITE);
?	display.setTextSize(2);
?	display.setCursor(y,18);
?	display.print(x,3);
?	display.setCursor(110,18);
?	display.print("A");
?	display.display();
?	Serial.println(shuntVoltage_mV,5);
?	?
?	?
?	?
?	}