IoT पावर मॉड्यूल: मेरे सोलर चार्ज कंट्रोलर में IoT पावर मेजरमेंट फीचर जोड़ना: 19 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

सभी को नमस्कार, मुझे आशा है कि आप सभी महान होंगे! इस निर्देशयोग्य में मैं आपको यह दिखाने जा रहा हूं कि मैंने एक IoT पावर मापन मॉड्यूल कैसे बनाया जो मेरे सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न बिजली की मात्रा की गणना करता है, जिसका उपयोग मेरे सौर चार्ज नियंत्रक द्वारा मेरे लीड एसिड बैटरी पैक को चार्ज करने के लिए किया जा रहा है। यह मॉड्यूल सौर पैनलों और चार्ज कंट्रोलर के बीच में जाता है और आपको इंटरनेट के माध्यम से आपके फोन पर सभी आवश्यक पैरामीटर विवरण देता है। IoT प्लेटफॉर्म के लिए मैंने Blynk का उपयोग किया है, जिसका उपयोग करना बहुत आसान है और इसे आपके प्रोजेक्ट के अनुसार आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है। मौजूदा चार्ज कंट्रोलर की सीमा यह थी कि यह मुझे केवल चार्जिंग वोल्टेज देता था और इसलिए बिजली की मात्रा निर्धारित नहीं की जा सकती थी। इस परियोजना में मैंने बिजली मॉड्यूल में वोल्टेज और वर्तमान माप कार्यों को जोड़ा है जिसका उपयोग बिजली (वाट में) की गणना करने के लिए किया जा सकता है और इस प्रकार कुल ऊर्जा काटा जा सकता है। अन्य डीसी पावर मापन अनुप्रयोगों में इस पावर मॉड्यूल का आसानी से उपयोग किया जा सकता है। यह काफी लंबा निर्देश देने वाला है, तो चलिए शुरू करते हैं!

आपूर्ति

1. Arduino प्रो मिनी / नैनो या समकक्ष
2. LM2596 हिरन कनवर्टर मॉड्यूल
3. ७८०५ वोल्टेज नियामक
4. AMS1117 3.3V नियामक
5. ESP8266-01 वाईफाई मॉड्यूल
6. ओएलईडी डिस्प्ले
7. LM358 दोहरी OP-Amp
8. 100K, 10K, 2.2k और 1K प्रतिरोधक (1/4 वाट)
9. 0.1uF सिरेमिक डिस्क कैपेसिटर
10. 22uF इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर
11. पेंच टर्मिनल
12. नर और मादा बर्ग पट्टी
13. चालु / बंद स्विच
14. परफेक्ट बोर्ड या वर्बार्ड
15. सोल्डरिंग उपकरण

चरण 1: सभी भागों को इकट्ठा करना और लेआउट को अंतिम रूप देना

एक बार जब हम सभी आवश्यक घटकों को इकट्ठा कर लेते हैं, तो यह महत्वपूर्ण है कि हम अपने बोर्ड के लेआउट और विभिन्न घटकों के प्लेसमेंट को ध्यान से तय करें ताकि वायरिंग सरल हो जाए और सभी घटक एक दूसरे के करीब हों। Arduino, हिरन कनवर्टर, वाईफाई मॉड्यूल और ओलेड डिस्प्ले के अटैचमेंट के लिए मैं मॉड्यूल को सीधे सोल्डर करने के बजाय महिला हेडर का उपयोग करूंगा, इस तरह मैं शायद किसी अन्य प्रोजेक्ट के लिए घटकों का उपयोग कर सकता हूं, लेकिन यदि आप योजना बनाते हैं तो आप मॉड्यूल को सीधे सोल्डर कर सकते हैं इसे स्थायी बनाने के लिए।

चरण 2: स्क्रू टर्मिनलों को जोड़ना

सबसे पहले हम स्क्रू टर्मिनलों को मिलाते हैं जिनका उपयोग सौर पैनलों को इनपुट के रूप में और चार्ज कंट्रोलर को आउटपुट के रूप में पावर मॉड्यूल से जोड़ने के लिए किया जाएगा। स्क्रू टर्मिनल जरूरत पड़ने पर उपकरणों को प्लग इन करने या निकालने का एक आसान तरीका प्रदान करते हैं।

चरण 3: रेसिस्टर वोल्टेज डिवाइडर नेटवर्क जोड़ना

इनपुट वोल्टेज को सेंस करने के लिए, एक वोल्टेज डिवाइडर नेटवर्क का उपयोग किया जाता है। अपने आवेदन के लिए, मैंने 10K और 1K रेसिस्टर का उपयोग करके एक रेसिस्टर नेटवर्क बनाया है और मैं 1K रेसिस्टर में वोल्टेज ड्रॉप को माप रहा हूं जो कि Arduino माइक्रोकंट्रोलर को इनपुट के रूप में दिया जाएगा। इसके अतिरिक्त मैंने किसी भी अचानक वोल्टेज में उतार-चढ़ाव को सुचारू करने के लिए 1K रोकनेवाला में 0.1uF संधारित्र जोड़ा है।

चरण 4: करंट सेंसिंग के लिए शंट रेसिस्टर जोड़ना

शंट रोकनेवाला लोड के साथ श्रृंखला में बहुत छोटे मूल्य (आमतौर पर मिलीओम के क्रम में) का एक अवरोधक है जो एक बहुत छोटा वोल्टेज ड्रॉप बनाता है जिसे एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है और आउटपुट को माप के लिए आर्डिनो को दिया जा सकता है। करंट को मापने के लिए, मैं शंट रेसिस्टर का उपयोग कर रहा हूं (जिसका मान लगभग 10 मिलीओम है। मैंने इसे स्टील के तार का उपयोग करके बनाया है और इसे एक प्रकार का कॉइल पैटर्न बनाने के लिए झुकाया है) सर्किट के निचले हिस्से में, अर्थात, भार और जमीन के बीच। इस तरह छोटे वोल्टेज ड्रॉप को सीधे जमीन के संबंध में मापा जा सकता है।

चरण 5: OpAmp एम्पलीफायर सर्किट जोड़ना

यहां इस्तेमाल किया जाने वाला ऑपरेशनल एम्पलीफायर LM358 है जो एक डुअल Op-Amp चिप है। हम नॉन इनवर्टिंग एम्पलीफायर के रूप में केवल एक Op-Amp का उपयोग करेंगे। छवि में दिखाए गए अनुसार प्रतिरोधी नेटवर्क R1 और R2 का उपयोग करके गैर इनवर्टिंग एम्पलीफायर का लाभ निर्धारित किया जा सकता है। अपने आवेदन के लिए मैंने R1 को 100K और R2 को 2.2K के रूप में चुना है जो मुझे 46 का अनुमानित लाभ देता है। रोकनेवाला और OpAmp सही नहीं हैं इसलिए अच्छी रीडिंग प्राप्त करने के लिए arduino प्रोग्राम में कुछ समायोजन करने होंगे (हम चर्चा करेंगे कि बाद के चरणों में)।

मैंने एक प्रोजेक्ट भी बनाया है कि कैसे arduino के लिए एक वाटमीटर बनाया जाए यहाँ मैंने और अधिक अवधारणाओं पर विस्तार से चर्चा की है। आप यहां परियोजना की जांच कर सकते हैं:

चरण 6: बिजली की आपूर्ति

Arduino, OpAmp, OLED और WiFi मॉड्यूल को बिजली की आपूर्ति करने के लिए मैं इनपुट वोल्टेज को लगभग 7 वोल्ट तक कम करने के लिए LM2596 हिरन कनवर्टर मॉड्यूल का उपयोग कर रहा हूं। फिर एक 7805 वोल्टेज नियामक का उपयोग करके मैं Arduino और OLED के लिए 7 वोल्ट को 5 वोल्ट में परिवर्तित कर रहा हूं और AMS1117 नियामक का उपयोग करके, वाईफाई मॉड्यूल के लिए आवश्यक 3.3V उत्पन्न कर रहा हूं। आप बिजली की आपूर्ति के लिए इतना क्यों पूछते हैं? इसका कारण यह है कि आप सीधे सौर पैनल को 5 वोल्ट के रेगुलेटर से नहीं लगा सकते हैं और कुशलता से काम करने की उम्मीद करते हैं (क्योंकि यह एक लीनियर रेगुलेटर है)। साथ ही एक सोलर पैनल का नॉमिनल वोल्टेज लगभग 18-20 वोल्ट होता है जो लीनियर रेगुलेटर के लिए बहुत अधिक हो सकता है और आपके इलेक्ट्रॉनिक्स को पल भर में फ्राई कर सकता है! तो बेहतर होगा कि एक कुशल हिरन कन्वर्टर को जगह दी जाए

चरण 7: बक कनवर्टर और नियामक को ठीक करना

सबसे पहले, मैंने उन पदों को चिह्नित किया जहां हिरन कनवर्टर के पिन फिट होंगे। फिर मैंने महिला हेडर को उन बिंदुओं और पुरुष हेडर को हिरन कन्वर्टर में मिलाया (ताकि जरूरत पड़ने पर मैं आसानी से मॉड्यूल को हटा सकूं)। 5V रेगुलेटर हिरन कन्वर्टर मॉड्यूल के ठीक नीचे जाता है और कंट्रोल बोर्ड के लिए एक स्मूथ 5V देने के लिए कन्वर्टर के आउटपुट से जुड़ा होता है।

चरण 8: एक स्विच जोड़ना

यदि मैं पावर मॉड्यूल को चालू या बंद करना चाहता हूं, तो मैंने हिरन कनवर्टर और सौर पैनल इनपुट के बीच एक स्विच जोड़ा है। यदि स्विच ऑफ किया जाता है, तब भी बिजली लोड (मेरे मामले में चार्ज कंट्रोलर) तक पहुंचाई जाएगी, केवल माप और IoT फ़ंक्शन काम नहीं करेंगे। ऊपर की छवि अब तक की सोल्डरिंग प्रक्रिया को भी दिखाती है।

चरण 9: Arduino के लिए शीर्षलेख जोड़ना और 3.3v नियामक को ठीक करना

अब मैंने महिला हेडर को Arduino pro mini के आकार के अनुसार काट दिया है और इसे मिला दिया है। मैंने Arduino बिजली की आपूर्ति के Vcc और Gnd के बीच सीधे AMS1117 रेगुलेटर को मिलाया (Arduino को 7805 रेगुलेटर से 5V मिलता है जो बदले में WiFi मॉड्यूल द्वारा आवश्यक 3.3v के लिए AMS1117 की आपूर्ति करता है)। मैंने रणनीतिक रूप से घटकों को इस तरह से रखा है कि मुझे कम से कम तारों का उपयोग करना पड़ा और भागों को मिलाप के निशान के माध्यम से जोड़ा जा सकता है।

चरण 10: वाईफाई मॉड्यूल के लिए हेडर जोड़ना

मैंने वाईफाई मॉड्यूल के लिए महिला हेडर को ठीक उसी जगह पर मिलाया, जहां Arduino प्रो मिनी फिट होगा।

चरण 11: वाईफाई मॉड्यूल के लिए घटकों को जोड़ना

ESP8266 मॉड्यूल 3.3 वोल्ट पर संचालित होता है न कि 5 वोल्ट पर (5 वोल्ट लगाने से मैंने देखा कि मॉड्यूल बहुत, बहुत गर्म हो जाता है और बहुत लंबे समय तक उपयोग किए जाने पर सबसे अधिक क्षतिग्रस्त हो जाता है)। Arduino और WiFi मॉड्यूल सीरियल संचार के माध्यम से संचार करते हैं जो मॉड्यूल के Tx और Rx पिन का उपयोग करता है। हम Arduino IDE के सॉफ़्टवेयर सीरियल लाइब्रेरी का उपयोग करके सीरियल पिन के रूप में कार्य करने के लिए arduino के किसी भी 2 डिजिटल पिन को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। मॉड्यूल का Rx पिन Arduino के Tx में जाता है और इसके विपरीत। ESP का Rx पिन 3.3V लॉजिक पर काम करता है इसलिए हम Arduino के 5V लॉजिक लेवल को लगभग 3.6V (जो अभी भी स्वीकार्य है) तक लाने के लिए 2.2K और 1K के वोल्टेज डिवाइडर नेटवर्क का उपयोग करते हैं। हम सीधे ESP के Tx को arduino के Rx से जोड़ सकते हैं क्योंकि arduino 3.3v संगत है।

चरण 12: OLED डिस्प्ले जोड़ना

OLED डिस्प्ले को कनेक्ट करने के लिए हमें 4 कनेक्शन चाहिए, दो बिजली की आपूर्ति के लिए और 2 I2C संचार प्रोटोकॉल के लिए Arduino के साथ जो Arduino का A4 और A5 पिन है। मैं I2C पिन को जोड़ने और बिजली कनेक्शन को सीधे मिलाप करने के लिए पुरुष हेडर के साथ एक छोटे जम्पर तार का उपयोग करूंगा

चरण 13: मॉड्यूलर बोर्ड को अंतिम रूप दें

अंत में सभी सोल्डरिंग प्रक्रिया को पूरा करने के बाद बोर्ड ऐसा दिखता है! हां, अंत में मुझे कुछ तारों का उपयोग करना पड़ा, लेकिन मैं परिणाम से काफी संतुष्ट था। दिलचस्प बात यह है कि बोर्ड पूरी तरह से मॉड्यूलर है और जरूरत पड़ने पर सभी प्रमुख घटकों को आसानी से हटाया या बदला जा सकता है।

चरण 14: यह सब एक साथ रखना

जब सब कुछ जगह पर होता है तो पूरा मॉड्यूल कैसा दिखता है!

आइए अब सॉफ्टवेयर भाग पर आते हैं…

चरण 15: FTDI बोर्ड का उपयोग करके प्रोग्रामिंग

इस मॉड्यूल की प्रोग्रामिंग के लिए मैं FTDI ब्रेकआउट बोर्ड का उपयोग करूंगा जो Arduino Pro Mini प्रोग्राम करने के लिए आदर्श है। इसकी पिन मैपिंग पूरी तरह से संरेखित है इसलिए आपको जंपर्स का उपयोग नहीं करना पड़ेगा।

चरण 16: योजनाबद्ध आरेख

यह IoT पावर मीटर मॉड्यूल का संपूर्ण सर्किट आरेख है। मैंने इस योजनाबद्ध को ईगल सीएडी में डिजाइन किया है। अपने विचारों के अनुसार योजनाबद्ध फाइलों को डाउनलोड और संशोधित करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें:)

चरण 17: परिणाम

मैंने सोलर पैनल और चार्ज कंट्रोलर के बीच पावर मॉड्यूल को जोड़कर सेटअप पूरा कर लिया है और जैसे ही हम इसे पावर देते हैं यह मेरे वाईफाई राउटर से जुड़ जाता है और डेटा मेरे स्मार्ट फोन पर ब्लिंक ऐप पर लगातार प्रकाशित हो रहा है। यह चार्जिंग मापदंडों का वास्तविक समय डेटा देता है, चाहे मैं कहीं भी हो, जहाँ तक मेरे पास इंटरनेट कनेक्टिविटी है! परियोजना को अच्छी तरह से काम करते हुए देखकर बहुत अच्छा लगा:)

प्रायोगिक उद्देश्य के लिए, मैंने अपने 50 वाट के सौर पैनल और 12V 18AH की लीड एसिड बैटरी का उपयोग करके सेटअप का परीक्षण किया।

चरण 18: Arduino कोड

यहाँ पूरा Arduino कोड है जिसका उपयोग मैंने अपने प्रोजेक्ट के लिए किया है।

इस परियोजना के ठीक से काम करने के लिए आपको कुछ पुस्तकालयों की आवश्यकता होगी जो हैं:

ब्लिंक मास्टर लाइब्रेरी

Adafruit_GFX लाइब्रेरी

Adafruit_SSD1306 पुस्तकालय

मुझे आशा है कि यह परियोजना उपयोगी थी। इसे अपने समुदाय के साथ साझा करके मेरी परियोजनाओं का समर्थन करने पर विचार करें:)

इस परियोजना के संबंध में आपके पास कोई भी प्रतिक्रिया या प्रश्न पूछने के लिए स्वतंत्र महसूस करें। आपका दिन अच्छा रहे !

यह परियोजना मुझे अपने पैनलों से प्राप्त होने वाली ऊर्जा की मात्रा की निगरानी करने में मदद करती है। आइए कार्बन फुटप्रिंट्स को कम करने और एक स्थायी वातावरण बनाने के लिए ऊर्जा के नवीकरणीय स्रोतों की ओर एक कदम आगे बढ़ें:)