物联网AI MicroPython传感器学习 之 INA219电压电流计
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一、产品简介
INA219电压电流计可用于测量负载的电压、电流、功率等参数，可以用于服务器、电脑笔记本、电源、电池管理等电子电路设备提供电流电压值监测提供解决方案。
引脚定义
- VCC：3.3V
- GND：接地
- SCL：I2C时钟
- SDA：I2C数字
- Vin-：负载输入
- Vin+：负载输出
二、技术参数
- 供电电压：3.3V
- 接口：I2C接口，工作频率高达3.4MHz
- 高度精度：精度范围为0.5%
- 工作温度：-40度～125度
- 支持16个可编程地址
- 总线电压：0-26V
- 支持最大电流：3.2A
三、软件接口
INA219(i2cObj) - 创建INA219驱动对象
- 函数原型：
ina219Obj = INA219(i2cObj)
- 参数说明：
| 参数 | 类型 | 必选参数？ | 说明 |
|---|---|---|---|
| i2cObj | I2C | 是 | 传入I2C对象 |
- 返回值：
INA219对象成功，返回INA219对象；INA219X对象创建失败，抛出Exception - 示例代码：
from machine import I2C,PIn # 驱动库
import ina219
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
ina219Dev = ina219.INA219(i2cObj)
print("ina219 inited!")
- 输出：
ina219 inited!
getVoltage - 测量电压值
- 函数功能：
测量负载的电压值并且返回状态 - 函数原型：
INA219.getVoltage()
- 参数说明：
无 - 返回值：
成功返回电压测量结果（数据类型：浮点型；单位：V）；失败抛出Exception - 示例：
from machine import I2C,PIn # 驱动库
import ina219
import utime
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
ina219Dev = ina219.INA219(i2cObj)
print("ina219 inited!")
while True:
print("Bus Voltage: %.3f V" % ina219Dev.getVoltage())
utime.sleep(1)
- 输出：
ina219 inited!
Bus Voltage: 4.872 V
Bus Voltage: 4.868 V
Bus Voltage: 4.868 V
Bus Voltage: 4.868 V
getCurrent - 测量电流值
- 函数功能：
测量负载的电流值并且返回测量结果 - 函数原型：
INA219.getCurrent()
- 参数说明：
无 - 返回值：
成功返回负载电流测量结果（数据类型：浮点；单位：mA）；失败抛出Exception - 示例：
from machine import I2C,PIn # 驱动库
import ina219
import utime
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
ina219Dev = ina219.INA219(i2cObj)
print("ina219 inited!")
while True:
print("Current: %.3f mA" % ina219Dev.getCurrent())
utime.sleep(1)
- 输出：
No OTA upgrade.
mount fs
==== python execute bootpy ====
==== python file check /data/pyamp/main.py ====
==== python execute from /data/pyamp/main.py ====
ina219 inited!
Current: 3.305 mA
Current: 3.402 mA
Current: 3.305 mA
Current: 3.195 mA
getPower - 获取功率值
- 函数功能：
测量负载的功率并且返回测量结果 - 函数原型：
INA219.getPower()
- 参数说明：
无 - 返回值：
成功返回负载的功率测量结果（数据类型：浮点；单位：mW）；失败抛出Exception - 示例：
from machine import I2C,PIn # 驱动库
import ina219
import utime
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
ina219Dev = ina219.INA219(i2cObj)
print("ina219 inited!")
while True:
print("Power: %.3f mW" % ina219Dev.getPower())
utime.sleep(1)
- 输出：
No OTA upgrade.
mount fs
==== python execute bootpy ====
==== python file check /data/pyamp/main.py ====
==== python execute from /data/pyamp/main.py ====
ina219 inited!
Power: 15.610 mW
Power: 16.098 mW
Power: 16.098 mW
Power: 15.610 mW
四、接口案例
- 代码：
# Python代码
from machine import I2C,PIn # 驱动库
import ina219
import utime
i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
ina219Dev = ina219.INA219(i2cObj)
print("ina219 inited!")
while True:
print("Bus Voltage: %.3f V" % ina219Dev.getVoltage())
print("Current: %.3f mA" % ina219Dev.getCurrent())
print("Power: %.3f mW" % ina219Dev.getPower())
utime.sleep(1)
- 输出：
No OTA upgrade.
mount fs
==== python execute bootpy ====
==== python file check /data/pyamp/main.py ====
==== python execute from /data/pyamp/main.py ====
ina219 inited!
Bus Voltage: 4.872 V
Current: 3.305 mA
Power: 15.610 mW
Bus Voltage: 4.868 V
Current: 3.402 mA
Power: 16.098 mW
Bus Voltage: 4.868 V
Current: 3.305 mA
Power: 16.098 mW
Bus Voltage: 4.868 V
Current: 3.195 mA
Power: 15.610 mW
Bus Voltage: 4.864 V
Current: 3.195 mA
Power: 16.098 mW
五、工作原理
INA219传感器寄存器描述如下表所示：
| 序号 | 寄存器地址 | 功能说明 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| 1 | 0x00 | 配置寄存器 | 0x399F |
| 2 | 0x01 | 分流电压寄存器 | – |
| 3 | 0x02 | 总线电压寄存器 | – |
| 4 | 0x03 | 功率寄存器 | 0x00 |
| 5 | 0x04 | 当前寄存器 | 0x00 |
| 6 | 0x05 | 校准寄存器 | 0x00 |
从下图可以看到INA219内置I2C通信单元，与MCU进行数据交互。通过ADC采样输入到数据处理和线性化单元，同时带有校正储存器，处理环境对器件测量的影响。带警报引脚，可通过修改寄存器的值设定阈值，当测量的温湿度超过阈值时它会被置位。
引脚分布如下：
| 序号 | 引脚名 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 1 | Data | I2C数据线 |
| 2 | CLK | I2C时钟线 |
| 3 | GND | 地线引脚 |
| 4 | VCC | 电源输入引脚 |
| 5 | Vin- | 接负载低电压端引线 |
| 6 | Vin+ | 接负载高电压端引线 |
| 7 | A0 | 可编程地址线 |
| 8 | A1 | 可编程地址线 |
参考文献及购买链接
[1] INA219电压电流计传感器介绍
[2] INA219电压电流计购买链接