INA219 giao tiếp Atmega, Đo Dòng điện + Điện áp + Công suất + Relay

INA219 giao tiếp Atmega là dùng Cảm biến dòng INA219 có thể được thực hiện độ chính xác +- 1% ở -40 độ , ở nhiệt độ 85 độ độ lệch tối đa 100 uV. Các cảm biến có độ chính xác cao kết hợp các ưu điểm của độ phân giải 12 bit.  Cảm biến dòng điện điện áp DC INA219 (DC Voltage Current Sensor) được sử dụng để đo dòng điện và điện áp DC của các thiết bị sử dụng công suất nhỏ với độ chính xác cao sai số chỉ 1%, cảm biến sử dụng giao tiếp I2C rất dễ kết nối và lập trình với Vi điều khiển, khả năng đo tối đa của cảm biến là 26VDC / 3.2A, thích hợp với các ứng dụng đo điện áp, dòng điện, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng điện áp DC.

1. Linh kiện cần thiết làm mạch đọc cảm biến đo dòng INA219 giao tiếp Atmega

1.1 Vi điều khiển AVR trong mạch đọc cảm biến đo dòng INA219 giao tiếp Atmega

a. Giới thiệu

Atmega16 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bời hãng Atmel thuộc họ MegaAVR. Atmega16 là một bộ vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 16KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 512B EEPROM, một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bit (1KB SRAM) Với 32 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C.

Ngoài ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 6 kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader.

b. Chức năng của Atmega:

• PORTA: Các chân từ 33 đến 40 thuộc PORTA. Nó hoạt động giống như đầu vào analog cho bộ chuyển đổi A / D. Tuy nhiên, trong trường hợp không có bộ chuyển đổi A / D, PORTA được sử dụng làm cổng I / O hai chiều 8 bit. Nó đi kèm với điện trở kéo bên trong.
• PORTB: Các chân từ 1 đến 8 thuộc về PORTB. Đây là các chân hai chiều I / O. Cổng này cũng bao gồm các điện trở kéo lên bên trong.
• PORTC: PORTC là cổng I / O hai chiều bao gồm 8 chân. Chân từ 22 đến 29 thuộc về cổng này, tương tự như các cổng khác, nó đi kèm với điện trở kéo bên trong.
• PORTD: Chân từ 14 đến 21 thuộc về cổng này. Đây là cổng hai chiều trong đó mỗi chân có thể được sử dụng làm chân đầu vào hoặc đầu ra. Tuy nhiên, có các tính năng bổ sung liên quan đến cổng này như ngắt, giao tiếp nối tiếp, bộ hẹn giờ và PWM.

Các chức năng khác

• Reset: Chân 9 là chân reset mức thấp đang hoạt động. Xung mức thấp dài hơn độ dài xung tối thiểu sẽ tạo ra reset. Các xung ngắn không có khả năng tạo ra reset.
• VCC: Chân 10 là chân cấp nguồn cho bộ điều khiển này. Nguồn điện của cần phải có 5 V để đặt bộ điều khiển này trong điều kiện đang chạy. 
• GND: Chân 11 là chân nối đất.
• AREF: Chân 32 là chân tham chiếu tương tự chủ yếu được sử dụng cho bộ chuyển đổi A / D .
• AVCC: Chân 30 là AVCC là chân điện áp cung cấp cho PORTA và ADC. Nó được kết nối với VCC thông qua bộ lọc thông thấp khi có ADC. Tuy nhiên, trong trường hợp không có ADC, AVCC được kết nối bên ngoài với VCC. 
• Chân 12 & 13: Một bộ dao động tinh thể được kết nối với các chân này. Atmega16 hoạt động ở tần số bên trong 1MHZ; bộ dao động được thêm vào để tạo ra xung clock và tần số cao.

1.2 Cảm biến đo dòng INA219 giao tiếp Atmega

a. Giới thiệu cảm biến đo dòng INA219 giao tiếp Atmega

Cảm biến dòng INA219 có thể được thực hiện độ chính xác +- 1% ở -40 độ , ở nhiệt độ 85 độ độ lệch tối đa 100 uV. Các cảm biến có độ chính xác cao kết hợp các ưu điểm của độ phân giải 12 bit. 

Cảm biến dòng điện điện áp DC INA219 (DC Voltage Current Sensor) được sử dụng để đo dòng điện và điện áp DC của các thiết bị sử dụng công suất nhỏ với độ chính xác cao sai số chỉ 1%, cảm biến sử dụng giao tiếp I2C rất dễ kết nối và lập trình với Vi điều khiển, khả năng đo tối đa của cảm biến là 26VDC / 3.2A, thích hợp với các ứng dụng đo điện áp, dòng điện, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng điện áp DC. Cảm biến dòng INA219 tích hợp theo dõi dòng điện hai chiều, với độ chính xác cao nhất và kích thước nhỏ.Không chỉ theo dõi sự sụt giảm điện áp trên mà còn theo dõi điện áp cung cấp điện và tính toán nguồn cung cấp điện trở shunt.  

b. Thông số kỹ thuật

• Độ chính xác cao của sản phẩm kết hợp với độ phân giải 12 bit.
• Điện áp sử dụng : 3~5.5VDC
• Giao tiếp I2C
• Kích thước : 25.5×22.3m
• Giao tiếp :  I2C 
• Khoảng điện áp DC đo được: 0~26VDC
• Khoảng dòng điện DC đo được: 0~3.2A
• Khoảng công suất DC đo được: 0~83.2W

c. Cách sử dụng cảm biến INA219 giao tiếp Arduino

1.3 Relay kích đèn 220v cho mạch cảm biến INA219 giao tiếp Atmega

a. Giới thiệu

Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi, dùng để đóng cắt mạch điều khiển, nó hoạt động bằng điện. Nó là một công tắc vì có 2 trạng thái ON và OFF.  Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không.

b. Thông số kỹ thuật

• Điện áp điều khiển: 5V
• Dòng điện cực đại: 10A
• Thời gian tác động: 10ms
• Thời gian nhả hãm: 5ms
• Nhiệt độ hoạt động: -45^oC ~ 75^oC

2. Hướng dẫn đồ án cảm biến đo dòng INA219 giao tiếp Atmega

Phần này chưa được chia sẻ.

LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.

Phần cứng

Phần mềm

Thư viện INA219.h tải tại đây: https://github.com/adafruit/Adafruit_INA219

#include <Wire.h>
#include <INA219.h>

INA219 ina219;

#if defined(ARDUINO_ARCH_SAMD)
// for Zero, output on USB Serial console, remove line below if using programming port to program the Zero!
   #define Serial SerialUSB
#endif

void setup(void) 
{
  #ifndef ESP8266
    while (!Serial);     // will pause Zero, Leonardo, etc until serial console opens
  #endif
  uint32_t currentFrequency;
    
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("14CORE | Get Current Test ");
  
  // Initialize the INA219.
  // By default the initialization will use the largest range (32V, 2A).  However
  // you can call a setCalibration function to change this range (see comments).
  ina219.begin();
  // To use a slightly lower 32V, 1A range (higher precision on amps):
  //ina219.setCalibration_32V_1A();
  // Or to use a lower 16V, 400mA range (higher precision on volts and amps):
  //ina219.setCalibration_16V_400mA();

  Serial.println("Measuring voltage and current with INA219 ...");
}

void loop(void) 
{
  float shuntvoltage = 0;
  float busvoltage = 0;
  float current_mA = 0;
  float loadvoltage = 0;

  shuntvoltage = ina219.getShuntVoltage_mV();
  busvoltage = ina219.getBusVoltage_V();
  current_mA = ina219.getCurrent_mA();
  loadvoltage = busvoltage + (shuntvoltage / 1000);
  
  Serial.print("Bus Voltage:   "); Serial.print(busvoltage); Serial.println(" V");
  Serial.print("Shunt Voltage: "); Serial.print(shuntvoltage); Serial.println(" mV");
  Serial.print("Load Voltage:  "); Serial.print(loadvoltage); Serial.println(" V");
  Serial.print("Current:       "); Serial.print(current_mA); Serial.println(" mA");
  Serial.println("");

  delay(2000);
}

3. Hoạt động của mạch đọc cảm biến đo dòng INA219

Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ cảm biến INA219 trả về giá trị điện áp theo ADC đọc được, Khi nhận tín hiệu vi điều khiển tính toán, xử lý dữ liệu và xuất tín hiệu ra màn hình LCD1602 hiển thị thông tin có người hoặc không có người theo yêu cầu của người lập trình.

4. Cụ thể hoạt động của mạch đọc cảm biến đo dòng INA219 giao tiếp Atmega:

Chúc các bạn thành công…!!!