Medir el voltaje de su panel solar, UPS y otras baterías cotidianas requiere mucho tiempo. Tomar el multímetro, abrir las cajas de las baterías y tocar los dos cables del multímetro con los terminales de la batería requiere algo de esfuerzo. ¿Qué tal desarrollar un sistema IoT eficiente a través del cual puedas ver el estado de tu batería en navegadores de escritorio y dispositivos móviles?
Comencemos y hagamos este proyecto de bricolaje, ya que desarrollaremos un sistema IoT que puede monitorear el estado de la batería y actualizarnos en nuestro navegador. Necesitaremos algún circuito/dispositivo/controlador que pueda medir el voltaje de manera efectiva.
Un dispositivo WiFi que se puede conectar al WiFi doméstico local lee el voltaje del controlador y actualiza al usuario final sobre el nivel actual de la batería. Para ello, decidí utilizar el módulo WiFi NodeMCU en el proyecto. No sólo puede funcionar como controlador, sino que también puede conectarse a una red WiFi como servidor o cliente. El circuito de monitoreo de la batería es un circuito divisor de voltaje tradicional. Mediré baterías de 12 voltios. El circuito se puede modificar para medir baterías de 24 voltios e incluso más paquetes de baterías de 48 voltios en paralelo.
Operación y cálculos del divisor de voltaje.
NodeMCU es un dispositivo pequeño; Funciona a 3,3 voltios. Dado que funciona con 3,3 voltios, sus pines sólo pueden suministrar y drenar 3,3 voltios. Un voltaje superior a 5 voltios podría hacer saltar el pin o freír el NodeMCU. En nuestro caso, queremos medir una batería de 12 voltios y el ADC (convertidor analógico a digital) NodeMCU solo puede aceptar 3,3 voltios. Necesitamos jugar inteligentemente aquí. Dividiremos el voltaje entre dos resistencias y mediremos el voltaje único a través de una resistencia, y el voltaje restante de la resistencia se calculará matemáticamente. A continuación se proporcionan un circuito divisor de voltaje típico y una fórmula.
Divisor de voltaje con circuito de batería.
Ahora calculemos los valores de Rtop y Rbottom. Aquí necesitamos que se tomen en serio algunas consideraciones importantes.
- Las resistencias de bajos ohmios pueden consumir mucha corriente y los cables pueden calentarse instantáneamente. En consecuencia, los hilos pueden derretirse en segundos. Por lo tanto, utilice siempre una cantidad suficiente de resistencias para baterías de mayor amperaje-hora. Seleccioné una resistencia Rbottom de 10k ohmios.
- Durante la carga, el voltaje de la batería puede aumentar a 18 voltios. Por ejemplo, un panel solar de 150 vatios produce 17 voltios a 6 amperios a pleno sol. El voltaje de salida puede incluso alcanzar más de 18 voltios . El controlador de carga solar también genera un voltaje aproximadamente igual a 15 voltios para cargar las baterías.
Cálculos de fórmulas
Mediré el voltaje en Rbottom y decidí aleatoriamente que su valor será de 10k ohmios. Sabemos que Vout puede tener un máximo de 3,3 voltios, ya que el NodeMCU funciona y acepta un máximo de 3,3 voltios en sus pines de E/S. Vin es de 18 voltios cuando la batería se está cargando. Ahora podemos encontrar Rtop.
Cálculo del valor de resistencia del divisor de voltaje.
Si hay 18 voltios en el lado de la batería, se dividirán entre las resistencias, 3,3 voltios caerán en la resistencia de 10k y los 14,7 voltios restantes caerán en la resistencia de 44,54k. La resistencia de 44,54 k ohmios no está disponible comercialmente. Usaré el que está por encima de esta calificación y se puede encontrar fácilmente en cualquier tienda de electrónica. Resistencia de 47 k ohmios. Si la batería no se carga y no proporciona 12 voltios, ¿cuál será la caída de voltaje en las resistencias? calculemos
La caída de voltaje a través de la resistencia del circuito divisor de voltaje.
De la discusión anterior resulta obvio que el voltaje a través de Rbottom no excederá los 3,3 voltios ahora. Espero que esto tenga sentido para los lectores sobre los cálculos. La pregunta ahora es cómo el NodeMCU convierte los 3,33 voltios en 12 voltios o cómo a partir de 3,33 voltios podemos predecir que en el lado de la batería el voltaje es de 12 voltios. Bueno, aquí hay que tener en cuenta un poco más de matemáticas. Dado que los valores de las resistencias son fijos, podemos calcular la relación de voltaje entre las resistencias en relación con la fuente y usarla en el código para el voltaje real en la fuente. La forma en que se calcula la relación se muestra a continuación.
Cálculo de la relación del divisor de voltaje
Arriba se dan dos casos cuando la fuente está a 18 voltios y cuando la fuente está a 12 voltios, en ambos casos la relación resulta ser un valor constante. Esta relación se utiliza en el código para predecir el voltaje real de la fuente/batería. La relación se multiplica por el voltaje en Rbottom para obtener el valor de voltaje real.
El diagrama de circuito del proyecto se proporciona a continuación. Estoy usando el canal ADC0 de NodeMCU para medir el voltaje de la batería. Tanto la batería como la fuente de alimentación del NodeMCU deben estar conectadas a tierra para completar el circuito. Su error más común será medir el voltaje donde ambas tierras no están conectadas a tierra juntas. Si la tierra del NodeMCU no está conectada a la tierra de la batería, el pin adc0 se convertirá en un pin flotante y comenzará a leer valores flotantes.
El diagrama de circuito del proyecto se proporciona a continuación. Estoy usando el canal ADC0 de NodeMCU para medir el voltaje de la batería. Tanto la batería como la fuente de alimentación del NodeMCU deben estar conectadas a tierra para completar el circuito. Su error más común será medir el voltaje donde ambas tierras no están conectadas a tierra juntas. Si la tierra del NodeMCU no está conectada a la tierra de la batería, el pin adc0 se convertirá en un pin flotante y comenzará a leer valores flotantes.
Monitoreo de voltaje de batería con NodeMCU
Una vez que hayas completado el circuito, es hora de pasar al código. El código está escrito en el IDE de Arduino. Utilicé la biblioteca ESP8266WiFi.h en el código, así que primero, asegúrese de instalar esta biblioteca en la carpeta de la biblioteca Arduino. Si no está presente, descárguelo de GitHub e instálelo primero. Luego ingrese el SSID y la contraseña de la red WiFi a la que desea conectar su NodeMCU. Lo más probable es que sea el WiFi de tu casa. Entonces ingrese el SSID y la contraseña. Ahora cargue el código en NodeMCU. Antes de cargar, asegúrese de seleccionar la placa correcta de las placas Arduino. Si NodeMCU no aparece en el menú desplegable de su placa, importe el enlace del administrador e instale los archivos necesarios. Puede encontrar muchos tutoriales en Internet sobre cómo instalar el soporte NodeMCU para Arduino IDE.
|
Una vez que acceda a la IP asignada en su navegador, verá la página de estado de la batería y un botón. Presione este botón para obtener la temperatura actualizada cuando lo desee.
Nota : Nodemcu y su cliente móvil o computadora de escritorio en la que desea ver el voltaje deben estar conectados al mismo WiFi. Si su servidor nodemcu y su cliente móvil o computadora, computadora portátil, etc., están conectados a redes diferentes, no podrá ver nada después. llegando al IP. |
monitor de voltaje de la batería a través de WiFi
|
Este es un proyecto básico. Además, se pueden realizar desarrollos en el proyecto. Se pueden enviar datos similares al sitio remoto para mostrarlos en tiempo real en las páginas web. Se puede generar una alerta cuando el voltaje es bajo. Se pueden conectar LED o LCD al NodeMCU para ver el estado en el sitio.
Para conocer otras formas de medir el voltaje de la batería, siga el tutorial a continuación. El tutorial trata sobre la medición de baterías cuando están conectadas en combinaciones en serie y en paralelo.
Descarga el código del proyecto. La carpeta contiene el archivo .ino del proyecto. Por favor envíenos sus comentarios sobre el proyecto. Si tiene alguna duda o consulta, escríbala a continuación en la sección de comentarios.
Monitor de voltaje de batería con nodo MCU.ino