Arduino INA226

Отличный выбор! INA226 — это высокоточный монитор тока и напряжения с интерфейсом I2C, идеально подходящий для Arduino.

Описание модуля INA226 для Arduino

INA226 — это специализированная микросхема (IC) от Texas Instruments, которая выполняет роль биполярного монитора тока, напряжения и мощности с цифровым выходом. Её ключевая задача — точно измерять падение напряжения на шунтирующем резисторе (Shunt), вычислять протекающий ток, одновременно измеряя напряжение на самой нагрузке (шине), а на основе этих данных — рассчитывать потребляемую мощность.

Основная концепция: Микросхема устанавливается "в разрыв" цепи питания нагрузки (например, двигателя, светодиодной ленты, модуля). Ток проходит через внешний шунт (низкоомный прецизионный резистор), падение напряжения на котором измеряется INA226. Отдельно микросхема измеряет напряжение до или после шунта. Используя встроенный АЦП и математический блок, она вычисляет все параметры.

Для Arduino INA226 обычно поставляется в виде готового модуля, который включает:

1. Саму микросхему INA226.
2. Шунтирующий резистор (чаще всего на 0.1 Ом или 0.05 Ом, мощностью 1-2Вт).
3. Разделительные конденсаторы для фильтрации.
4. Удобные клеммы или отверстия для подключения нагрузки и питания.
5. Адресные перемычки для изменения I2C адреса.

Технические характеристики

• Принцип измерения: Биполярный (измеряет ток в обоих направлениях).
• Измеряемые параметры:
  • Ток: Через измерение падения напряжения на внешнем шунте.
  • Напряжение: На шине нагрузки (0-36В).
  • Мощность: Вычисляется автоматически на основе тока и напряжения.
• Диапазон измерений:
  • Напряжение шины: 0 — 36 В (максимальное напряжение, которое можно подать на вывод VBUS).
  • Напряжение шунта: ±81.92 мВ (максимальное падение напряжения на шунте).
  • Ток: Зависит от номинала шунта (I = Vshunt / Rshunt).
    • При Rshunt = 0.1 Ом: I_max = 0.08192 / 0.1 = ±0.8192 A (~±0.8А).
    • При Rshunt = 0.05 Ом: I_max = 0.08192 / 0.05 = ±1.6384 A (~±1.6А).
• Точность:
  • Смещение нуля: ±10 мкВ (тип.).
  • Усиление: ±0.1% (макс.).
  • Общая погрешность измерения тока: Зависит от точности шунта и настройки, обычно в районе ~1% при правильной калибровке.
• Разрешение АЦП: 16-битный, программируемое усреднение (1..1284 выборок).
• Интерфейс связи: I2C (двухпроводной), скорость до 400 кГц (Fast Mode).
• Адрес на шине I2C: Программируется перемычками на модуле. Обычно доступно 4 варианта (например, 0x40, 0x41, 0x44, 0x45), что позволяет подключить до 4 модулей к одной шине Arduino.
• Напряжение питания: 3.0 — 5.5 В (питание логики микросхемы, берется от Arduino).
• Встроенные функции:
  • Программируемые пороги срабатывания (ALERT).
  • Суммирование мощности (для учета энергии).
  • Режим пониженного энергопотребления.

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

1. Оригинальная микросхема от Texas Instruments:

• INA226AIDGSR (корпус VSSOP-10) — самый распространенный вариант на модулях.
• INA226AIDGST
• INA226AIDGSRG4

2. Прямые аналоги и совместимые модели:

• INA219 — "младший брат". Ключевые отличия:
  • Измеряет только напряжение шины до 26В.
  • Не измеряет мощность аппаратно (рассчитывается в коде библиотеки).
  • Меньший диапазон напряжения шунта (±320 мВ).
  • Дешевле и часто используется для менее требовательных задач. Библиотеки для INA219 и INA226 обычно разные.
• INA230 / INA231 — очень похожи по функционалу и регистрам, практически полные аналоги INA226. Часто используются взаимозаменяемо с той же библиотекой.
• INA3221 — трёхканальный аналог INA226 (может мониторить 3 независимых канала).
• CJMCU-226 — популярное название готового модуля на базе INA226.
• ADS1115 + шунт — альтернативный подход: 16-битный АЦП для измерения падения напряжения на шунте, но все вычисления (ток, мощность) и управление должны быть реализованы в коде Arduino.

3. Готовые модули для Arduino (которые можно купить):

Обычно ищутся по этим названиям:

• "INA226 Current Sensor Module"
• "High Side INA226 Bi-Directional Current Power Sensor"
• "CJMCU-226 INA226"
• "INA226 Voltage Current Power Meter"

Краткое сравнение популярных моделей

| Характеристика | INA226 | INA219 | INA3221 | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Каналы | 1 | 1 | 3 | | Напряжение шины | до 36 В | до 26 В | до 26 В | | Аппаратный расчёт мощности | Да | Нет (программный) | Да | | Типовая погрешность | ~1% | ~1% | ~1% | | Ключевое преимущество| Высокое напряжение, мощность "из коробки" | Низкая стоимость, простота | Мониторинг 3-х цепей |

Вывод для проекта на Arduino:

Выбирайте модуль INA226, если вам нужно:

• Измерять мощность аппаратно.
• Работать с напряжением нагрузки выше 26В (например, 24В системы, аккумуляторы).
• Иметь максимальную готовность к использованию с обширными библиотеками.

Для большинства проектов с Arduino (мониторинг потребления моторов, светодиодов, отдельных модулей) стандартного модуля INA226 с шунтом 0.1 Ом (на ±0.8А) более чем достаточно. Для больших токов ищите модули с шунтом 0.05 Ом или 0.01 Ом (но помните о падении точности на очень низкоомных резисторах).