Espruino:Примеры/Измеритель напряжения и силы тока

Содержание

Резерв

Справочник по API

Модули

Примеры

Резерв

Резерв

Резерв

Резерв

Резерв

Перевод: Максим Кузьмин

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Измеритель напряжения и силы тока

Иногда (особенно при разработке проектов, питаемых от батареи) очень полезно иметь возможность видеть, сколько энергии использует ваше устройство – и в текущий момент, и в течение некоторого промежутка времени.

Порой для этого достаточно мультиметра или чего-то более узконаправленного вроде PPK от Nordic, но в то же время всегда хорошо иметь под рукой инструмент, который «просто работает» (некоторые мультиметры дают ненадежные результаты).

В этом руководстве я как раз расскажу вам, как сделать такой измерительный инструмент при помощи Pixl.js. Его точность будет составлять около 10 мкА, что отлично подходит для тестирования других Espruino-устройств.

Вам понадобятся

• Обычный или многоцветный Pixl.js
• Микросхема для измерения силы тока и напряжения INA226
• Большой конденсатор (220 мкФ или больше)

На фото выше используется многоцветный Pixl.js, поскольку в него встроены литий-полимерная батарея и зарядное устройство, что позволяет не ковыряться с питанием, а просто включить устройство и начать делать проект.

Подсоединение

Подключите INA226 как показано в таблице ниже:

INA226	Pixl.js
VCC	3.3v
GND	GND
SDA	A0 (но это может быть любой GPIO-контакт)
SCL	A1 (но это может быть любой GPIO-контакт)
ALE	A2 (но это может быть любой GPIO-контакт)
VBS	IN-
IN-	Источник напряжения (см. ниже)
IN+	Не подключен

Теперь подключите устройство, которое надо запитать, к большим терминалам GND и IN+ в верхней части INA226. Чтобы упростить подключение, я использую клеммник и JST-коннектор.

Я бы также порекомендовал подключить между контактами GND и IN+ большой конденсатор (на 220 мкФ или выше). Это выровняет все перепады напряжения, которым может подвергнуться ваше устройство, что позволяет получить более аккуратные данные.

Кроме того, контакт IN- должен быть подключен к источнику напряжения, которым вы планируете питать устройство.

• Если вы планируете использовать это на чём-то вроде Puck.js, я бы порекомендовал 3.3v.
• В противном случае устройства со встроенным регулятором напряжения могут воспользоваться Vin-контактом Pixl.js, который дает 5 вольт, или питанием от литий-ионной батареи (которая у многоцветного Pixl.js встроенная).

Я также добавил в проект переключатель, чтобы у меня была возможность переключаться между 3.3-вольтовым питанием и литий-полимерной батареей (около 4 вольт). В этом случае вам нужно быть осторожнее и переключаться только тогда, когда устройство выключено, поскольку переключение с литий-полимерной батареи на 3.3-вольтовое напряжение заставляет конденсатор на IN+ разрядиться в 3.3-вольтвую шину.

От чего зависит измеряемый диапазон

Большинство модулей INA226 оснащены шунтирующим сопротивлением на 0.1 Ом.

В большинстве случаев это нормально, но это также значит, что из-за этого модуль чуть хуже измеряет очень маленькие величины. Я отпаял этот резистор и заменил его на 1-омовый резистор (это снижает максимальную планку измеряемого диапазона, но улучшает точность при измерении более маленьких показателей).

Если вы не хотите отпаивать резистор, просто поменяйте строчку shunt:1 на shunt:0.1.

Код

// Только для многоцветного Pixl.js (настройка подсветки):
var NC = require("nodeconfeu2018");
function bl(R,G,B) {
  NC.backlight([B,G,R,B,G,R,B,G,R,B,G,R]);
}
bl(10,20,0);

// Для всех устройств.
// Показываем сообщение о загрузке.
E.showMessage("Загрузка...");
require("Font7x11Numeric7Seg").add(Graphics);

// Настраиваем I2C.
var i2c = new I2C();
i2c.setup({sda:A0, scl:A1});
var IRQ = A2;
// Инициализируем INA226.
var INA226 = require("INA226");
var ina = new INA226(i2c, {
  average:512, // то, сколько отсчетов будет использовано
               // для расчёта среднего значения 
               // (1024 – это около 1 считывания в секунду)
  shunt:1, // значение шунтирующего сопротивления
  maxCurrent: 0.1  // максимальная ожидаемая сила тока для измерения 
                   // (чем ниже, тем точнее замер)
});
// Теперь можно просто считывать данные.
var lastData = ina.read();
// Наблюдаем за выводом тока.
setWatch(function(e) {
  lastData = ina.read();
  plotData(lastData);
}, IRQ, {repeat:true,edge:"falling"});

var history = new Float32Array(128);
var historyLen = 0;

function scaleCurrent(v) {
  if (Math.abs(v)>0.2) return {v:v.toFixed(2),s:"A"};
  if (Math.abs(v)>0.002) return {v:(v*1000).toFixed(1),s:"mA"};
  if (Math.abs(v)>0.0002) return {v:(v*1000).toFixed(2),s:"mA"};
  if (Math.abs(v)>0.00009) return {v:(v*1000000).toFixed(1),s:"uA"};
  return {v:(v*1000000).toFixed(2),s:"uA"};
}

function plotData(d) {
  // d.current += 6/1000000; // калибровка

  g.clear();
  var x= 48, y=22;
  g.setFont("7x11Numeric7Seg",2).setFontAlign(1,1);
  g.drawString(d.vbus.toFixed(2),x,y);
  g.setFont("4x6").setFontAlign(1,-1);
  g.drawString("Volts",x,y+1);

  x=127;
  var current = scaleCurrent(-d.current);
  g.setFont("7x11Numeric7Seg",2).setFontAlign(1,1);
  g.drawString(current.v,x,y);
  g.setFont("4x6").setFontAlign(1,-1);



  history.set(new Float32Array(history.buffer,4));
  history[history.length-1] = -d.current;

  historyLen++;
  if (historyLen>history.length) historyLen=history.length;
  var avr = scaleCurrent((E.sum(history)/historyLen));
  g.drawString(current.s+", "+avr.v+" "+avr.s+" avr",x,y+1);

  require("graph").drawLine(g, history, {
    miny: 0,
    //axes : true,
    //xlabel : null,
    //gridy : 20,
    x:8,y:30,
    width:120,height:32
  });

  g.setFont("4x6").setFontAlign(0,0,1);
  g.drawString("Clear",2,50);
  g.flip();
}

setWatch(function() {
  history.fill(0);
  historyLen = 0;
},BTN4,{repeat:true});

Калибровка

После загрузки вы можете обнаружить, что даже при отсутствии подключенного устройства на дисплее всё равно будут показываться какие-то цифры.

В результатах всегда будет какой-то шум, но вы также можете обнаружить, что конденсатор, добавленный между IN+ и GND, тянет электроэнергию и искажает результат (у электролитических конденсаторов, как правило, приемлемое внутреннее сопротивление).

В этом случае я бы порекомендовал раскомментировать строчку с калибровкой (// calibration) и настроить её так, чтобы ваш прибор давал «0», когда к нему ничего не подключено.