Сборка цифрового амперметра на Arduino: пошаговое руководство по DIY измерению тока

Сборка собственного амперметра на Arduino

Работа с измерительными приборами

Амперметр (амперметр) измеряет ток в цепи. Arduino открывает доступ к множеству проектов — в том числе к построению собственного измерителя тока. Проект многократно переиспользуем. Ниже — полное руководство с минимумом деталей.

Необходимые компоненты:

• OLED дисплей 128×32 (I2C, совместимый с Arduino)
• Датчик тока INA219 (breakout-плата)
• Arduino Pro Mini Rev 5 (5 В, ATmega328P)
• Программатор CH340 (USB-UART)
• Корпус для кроны 9В (с батареей)
• JST PH 2-pin разъем (female)
• JST угловой разъем
• Микрозаковертка плоская
• 6-pin уголовой заголовок для Arduino
• Паяльник
• Монтажный провод 0,56 мм (24 AWG, плавкий, 18 А)
• Микрощипцы
• Кусачки
• Пена-двусторонний скотч
• Перемычки 4-pin female-female

Аппаратная конфигурация

Подготовка

Три блока: OLED (вывод), INA219 (измерение тока/напряжения), Arduino Mini (обработка, связь). Arduino Mini — два ряда пинов. INA219 подключается по I2C (A4 — SDA, A5 — SCL).

Важно: Используйте Pro Mini 328P Rev 5 (или клон) с пинами A4/A5. Пины Arduino, INA219 и OLED должны совпадать по назначению.

Подключение INA219:

1. VCC → VCC Arduino
2. GND → GND Arduino
3. SDA → A4 Arduino
4. SCL → A5 Arduino

Подключение OLED (тоже I2C):

1. VCC → VCC Arduino
2. GND → GND Arduino
3. SDA → A4 Arduino
4. SCL → A5 Arduino

Оба устройства на одной шине I2C (адреса разные: INA219 0x40, OLED 0x3C).

Инструкции по сборке

1. Снимите пины с INA219 и OLED паяльником. Пластиковые колпачки — отверткой. Нагрейте каждую ножку сзади и стряхните.
2. Подготовьте провода: 4 куска по 40 мм из монтажного провода 0,56 мм.
3. Припаяйте провода к OLED вместо снятых пинов.
4. Соедините OLED с Arduino по схеме выше. Должен получиться «сэндвич». Разведите проводы отверткой — без замыканий.
5. Припаяйте провода к Arduino, не обрезайте — пойдут к INA219. Верхние (к OLED) можно укоротить.
6. Соедините Arduino с INA219 теми же проводами (параллельно на шинах I2C). Разведите, припаяйте к INA219.
7. Укоротите провода для аккуратности.
8. Припаяйте 6-pin угловой заголовок к Arduino (для программатора). OLED придется чуть приподнять — аккуратно.
9. Питание: JST PH female → к проводам кроны. JST угловой → к Arduino: красный (RAW), черный (GND).
10. Программатор: 4-pin female-female перемычки: Arduino Pro Mini → CH340 (TX↔RX, RX↔TX, VCC, GND). CH340 → USB компьютера.
11. Прошивка — см. раздел «Программная конфигурация».
12. После прошивки: подключайте измеряемую цепь к входам INA219 (VIN+, VIN-). Питание амперметра — от USB программатора или кроны 9В.

Программная конфигурация (Arduino IDE)

Требазовые знания Arduino IDE. Скетчи для каждого модуля.

Код для OLED 128×32 (библиотека U8g2)

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>

U8G2_SSD1306_128X32_UNIVISION_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0);

void setup(void) {
  u8g2.begin();
  // ina219.begin(); // инициализация датчика в основном скетче
}

void loop(void) {
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.setFont(u8g2_font_logisoso32_tr);
  u8g2.setCursor(0, 32);
  u8g2.print(millis()); // заглушка, замените на чтение INA219
  u8g2.sendBuffer();
  delay(200);
}

Код для INA219 (библиотека Adafruit_INA219)

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_INA219.h>

Adafruit_INA219 ina219;

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Hello!");
  Serial.println("Measuring voltage and current with INA219...");
  ina219.begin();
}

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);
}

Скетч для INA219 назовите GetCurrent.

Итоговый скетч объединяет оба: инициализирует INA219, читает ток/напряжение, выводит на OLED. Пример логики в loop(): чтение INA219 → форматирование строки → u8g2.print() → sendBuffer().

Заключение

После настройки железа и софта — работающий амперметр для любой низковольтной цепи. Проект простой, за вечер. Идеален для новичков. Можно переделать в вольтметр или использовать как модуль в других проектах.

Приятного творчества! Спасибо за чтение.