Obousměrný DC ampermetr s Node-red na Raspberry 2WH - Lepší vyzkoušet než studovat

Ostatní videa a obrázky v textu.

Pro účely tohoto článku používám:

IP 192.168.0.14

hostname: ampermetr
user: Karel

password: a

Kontrola nabíjecích nebo vybíjecích proudů záložních akumulátoru pomocí smarfounu (nebo OLED displeje anebo obojím)-

INA219 -> Raspberry IC2 -> Node-red -> Android (OLED)

Napájení: =5V / 200mA

Rozsah: +/- 150A

Rozlišení: 1A

Raspberry Pi OS Bookworm, released:2024-11-19

Node-Red 4 (node js 20LTS - 20.18.1 / npm 10.8.2)

pro instalaci také:

Tento proudový senzor má rozsah 3,2A (při max. 26V). Na jeho výstupu je měřený proud v miliampérech. Protože jsem potřeboval měřit proud v desítkách ampér, musel jsem nahradit vestavěný bočník R100. Viz obrázek 2. Rezistor R100 jsem odpájel a pomocí (co nejkratších) vodičů jsem vstupy V+ a V- připojil na svorky bočníku 150A. Tyto dva kabely by měly být co nejkratší a odpovídajícího průřezu (kvůli úbytku napětí na nich - já použil CYA 0,5 mm2. Aby výsledná polarita byla ve shodě s měřenými hodnotami na displejích, je třeba vstup senzoru V- zapojit tak, aby "byl na svorce + akumulátoru". Kdybychom totiž kabely vstupů prohodili, ampérmetr by při nabíjení akumulátoru ukazoval mínusové hodnoty. Z "druhé" strany se senzor připojuje na I2C sběrnici Raspberry. Propojíme příslušné piny (Vcc na 3,3V, GND na GND, SDA na SDA a SCL na SCL). Než tak ale učiníme, musíme si vyrobit pro OLED displej, který se rovněž na tyto vstupy Raspberry připojuje, kabelové propojky, jakési kabelové kšandy. Jeden konec připojíme k Raspberry a druhé dva konce na INA219 a OLED displej - viz obrázek 3.

Protože provoz Raspberry bude headless (bez periferií), vlastní instalace probíhá pomocí vzdáleného přístupu - Putty a VNC Viewer, které jsou nainstalované na PC/notebooku. Je tedy dobré si tyto dva programy předem nainstalovat. Zrovna tak i Raspberry Pi OS Imager.

Samotné programování v Node-red probíhá na PC ve webovém prohlížeči. Samozřejmě, že se Raspberry Zero a PC musí nacházet ve stejné WiFi síti (a být připojeni). Rovněž uvádím i verze Raspberry OS a Node-red, na kterých jsem vše testoval (jsou to ty k datu nejnovější verze).

Pro fungovaní zařízení potřebujeme v Node-red tzv. uzly. Uzly (nodes) jsou jakési "balíčky se softwarem". Většinou mají vstup, kam posíláme data a pak mívají jeden nebo více výstupů, odkud upravená vstupní data vystupují na další zpracování nebo zobrazení.  My budeme potřebovat tyto uzly:

Jak nainstalovat uzly? Zde.

Tok s INA219

Protože jsem v senzoru vyměnil bočník , musí se celé měření překalibrovat.  Vytvořil jsem si podle obrázku 4 testovací zapojení a při různých proudech bočníkem jsem sledoval, jaké hodnoty jsou na výstupu senzoru. Při proudech 1/5/10 a 15A jsem dostal hodnoty 60/289/600/872. Což je poměr 1:58 (zhruba - pro moje hrubé potřeby je linearita dostačující). Zařadil jsem tedy za uzel INA219 uzel s funkcí, která měřené hodnoty dělí 58. Za tento uzel jsem ještě zařadil jinou funkci, která ořezává desetinná čísla. Výstup pak může jít rovnou do uzlu "gauge", tedy grafického měřidla.

Tok s OLED displejem

Pro OLED uzel musíme nejprve data převést na řetězec (string) a ještě data "graficky" naformátovat. Proto jsem vložil do cesty displeje dvě funkce. Ta první převádí data právě na datový typ "string" a ta druhá popisuje, jak velké číslice (size) a kde na displeji (x, y) se budou zobrazovat.

Nebo je možnost si celý flow stáhnout zde.

Pokud chceme měřidlo zobrazit na telefonu, PC, tabletu etc., zadáme do vyhledávací řádky

a v Node-red ho pak importujeme do flow (Menu/Import/Local).

Anebo na PC otevřeme soubor do Notepadu, vybereme obsah pomocí Ctrl+A a zkopírujeme Ctrl-C do paměti. V node-red ho pak importujeme na plochu (Menu/Import/Clipboard).