INA3221 怎么用：ESP32 同时监测三路电压和电流

一颗 INA3221 模块可以同时盯住三路电源。把每一路电源分别穿过它的三个 0.1 Ω 采样电阻，再把 SDA 和 SCL 接到 ESP32，三路的电压、电流和功率就会通过一条 I2C 总线实时送过来。这篇教程把线接好，再把这些数字变成 OLED 上的实时读数。

INA3221 是怎么测电流的？

INA3221 测电流的办法，是在电流的必经之路上放一个阻值已知的电阻，再读它两端出现的电压。它的三个通道各是一个 0.1 Ω 电阻 —— 板上标着 R100 的那几块 —— 剩下交给欧姆定律：100 mA 流过 0.1 Ω，压降正好 10 mV。芯片的差分 ADC 读出这个压降，再通过 I2C 送出来 —— 除以电阻值就是电流，这一步 sketch 用的库替你算好了。它还在采样电阻的负载一侧测每路的电压，所以一个通道同时给出伏特、毫安和毫瓦。

采样电阻做得小是有意的。TI 数据手册给采样输入的满量程是 ±163.8 mV，所以再重的负载也只让这路电源付出很小的代价：500 mA 流过 0.1 Ω 只掉 50 mV —— 不过是 5 V 电源的百分之一 —— 这也是这块表可以长住在项目里而不把项目饿着的原因。芯片做的是高侧检测：串在正极线里、电源和负载之间，地线保持完整、大家共用 —— 要是把采样电阻放到地回路（低侧），负载眼中的“零伏”就会被采样压降抬高，所有以地为基准的信号，包括 I2C，都会跟着负载晃动。

同一个数字也解释了唯一一条可能以冒烟收场的接线规则。通道必须串联在电路里 —— 把这路电源剪开，电流从通道的一个孔进、另一个孔出。要是把一对通道孔并联跨在电源两端，你就等于把 0.1 Ω 直接接在电源和回路之间：欧姆定律会向 5 V 电源索要 50 A，最先扛不住的不是电源，就是导线或采样电阻。

三个通道完全独立 —— 板子下边缘的每对大孔只连着自己那个采样电阻，孔对在板子背面标着 VIN1+/VIN1− 到 VIN3+/VIN3−（正面只印 CH1–CH3）。它们必须共享的是地：芯片测每路电压都是相对自己的 GND 引脚，所以板子的地要和被测对象的地接在一起。

动手之前要先焊什么？

INA3221 模块到手是一块光板，附一条散装的 8 针公排针 —— 十七个镀通孔全是空的，所以第一步是焊接。排针焊进顶边那排小孔（方形焊盘是第 1 脚），手法照我们的排针焊接教程来就行。通道孔对和 VPU/GND/GND 那一块是更大的走线级孔：给打算用的通道焊上几段单芯面包板线 —— 单芯线定型好、也吃锡 —— 或者装上 KF301 螺丝端子，改用螺丝压线也可以。

INA3221 和 OLED 怎么接到 ESP32？

INA3221 的 8 针排针从方形的第 1 脚数起依次是 VS、GND、SCL、SDA，然后是 PV、CRI、WAR 和 TC。今天只用前四个 —— 其余是开漏报警输出：CRI 和 WAR 在电流越过你设定的每通道上限时触发，PV 表示所有电源都已就位，TC 用于上电时的电源时序检查；现在先都空着。芯片工作电压 2.7–5.5 V，所以 ESP32 的 3.3 V 直接给它供电：

模块引脚	ESP32 引脚	原因
INA3221 VS	3V3	芯片供电 —— 2.7–5.5 V 范围，和 3.3 V 逻辑电平天生匹配
INA3221 GND	GND	总线电压读数和 I2C 总线的共同基准
INA3221 SCL	D22	ESP32 Arduino 核心的默认 I2C 时钟
INA3221 SDA	D21	ESP32 Arduino 核心的默认 I2C 数据
OLED GND	GND	这块模块的排针是 GND 在前：GND VCC SCL SDA
OLED VCC	3V3	SSD1306 用 3.3 V 跑得很好
OLED SCL	D22	和 INA3221 的 SCL 同一条线 —— 总线的意义就在这里
OLED SDA	D21	和 INA3221 的 SDA 同一条线

每一跳都是模块引脚到模块引脚，所以母对母杜邦线就能全部搞定，连面包板都不用：ESP32 开发板和 0.96 寸 OLED 出厂就焊好了公排针，INA3221 焊上排针之后同样是公针。留意表里 OLED 的排针 GND 在前 —— 和很多常见模块正好相反。INA3221 接经典的 5 V Arduino 也一样顺：VS 接 5V，SDA 接 A4，SCL 接 A5。

然后轮到被测的电源本身。把想盯的每一路穿过一个通道：电源侧进 VIN+，负载侧从 VIN− 出，每通道最高 26 V —— 只限低压直流，任何接近市电的东西都不要碰。一套很自然的 ESP32 首发三路：通道 1 管板子自己的供电 —— 先用 USB 烧录，然后拔掉线，改由 VIN 引脚供电，5 V 电源的正极线进 VIN1+、从 VIN1− 出来接 VIN，电源的地和 ESP32 的 GND 接在一起 —— 板子吃的每一毫安都会经过采样电阻。通道 2 管 3V3 引脚到传感器那条线，通道 3 管一条电池线，比如我们 TP4056 充电教程里那条。INA3221 的 GND 要和被测项目的地接通；哪个通道读数是负的，只是那两根线接反了而已。

两个 I2C 器件怎么共用同两根线？

OLED 和 INA3221 能同住在 D21/D22 上，因为 I2C 是带地址的总线：每次通信都由主机先喊一个 7 位地址，只有认领这个地址的器件应答，其余保持沉默。这块屏应答 0x3C（模块丝印印的 0x78 是同一个地址再带上读写位）；INA3221 出厂应答 0x40 —— A0 引脚接 GND 时选中的地址。板子左边缘的焊盘对可以给 A0 改接，让一条总线最多挂四块板 —— 同时监测十二路电源：

A0 焊盘桥接到	I2C 地址
GND（出厂状态）	0x40
VS	0x41
SDA	0x42
SCL	0x43

凡是多器件的 I2C 项目，动手前先跑一个 I2C 扫描 sketch，确认 0x3C 和 0x40 都在。十秒钟的扫描，能把“屏幕怎么是黑的”变成“总线没问题，去别处找”。

监测 sketch 长什么样？

在 Library Manager 安装 Rob Tillaart 的 INA3221_RT 和 Adafruit SSD1306（IDE 问要不要装依赖时让它装）。这个 sketch 每秒好几次打印三路的伏特、毫安和毫瓦，并在两次刷屏之间持续快速采样通道 1，记住见过的最高电流 —— 就是那行峰值保持，它的用意下一节会讲透。

// ESP32 + INA3221：三路电源的实时电压、电流和功率，显示在 0.96 寸
// OLED 上。两个器件共用一条 I2C 总线：SDA = D21，SCL = D22。
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <INA3221.h>            // Rob Tillaart 的库 "INA3221_RT"

Adafruit_SSD1306 oled(128, 64, &Wire, -1);
INA3221 ina(0x40);              // 出厂地址；A0 焊盘可改成 0x41-0x43

float peak = 0;                 // 开机以来通道 1 见过的最高电流，mA

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin();                 // ESP32 默认：SDA 21，SCL 22

  if (!ina.begin()) {
    Serial.println("INA3221 not found at 0x40 - check wiring and address");
    while (true) delay(100);
  }
  ina.setShuntR(0, 0.100);      // 板上那三个 R100 采样电阻
  ina.setShuntR(1, 0.100);
  ina.setShuntR(2, 0.100);

  oled.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);   // 这块模块应答 0x3C
  oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);
}

void loop() {
  // 两次刷屏之间持续快速采样通道 1，记住最高读数 ——
  // WiFi 发射突发就是靠这个抓到的。
  for (int i = 0; i < 40; i++) {
    float mA = ina.getCurrent_mA(0);
    if (mA > peak) peak = mA;
    delay(5);
  }

  oled.clearDisplay();
  oled.setTextSize(1);
  for (uint8_t ch = 0; ch < 3; ch++) {
    oled.setCursor(0, ch * 12);                    // 每路一行
    oled.print("CH");
    oled.print(ch + 1);
    oled.print(" ");
    oled.print(ina.getBusVoltage(ch), 2);          // VIN− 处的电压
    oled.print("V ");
    oled.print(ina.getCurrent_mA(ch), 0);          // 采样压降 / 0.1 Ω
    oled.print("mA ");
    oled.print(ina.getPower_mW(ch), 0);            // 前两者相乘
    oled.print("mW");
  }
  oled.setCursor(0, 44);
  oled.print("CH1 peak: ");
  oled.print(peak, 0);
  oled.print(" mA");
  oled.display();
}

编译出来是 307,644 字节 —— 不到 ESP32 sketch 空间的四分之一。这个库从不凭空造数：它读原始的采样电压寄存器，除以你在 setShuntR() 里告诉它的 0.1 Ω，再乘上总线电压得到功率 —— 所以换一块采样电阻不同的板子，只需要改那一行。

这些数字能告诉你什么 —— 又有什么测不了？

INA3221 的分辨率直接来自它的 ADC 步进。采样寄存器以 40 µV 为一格，40 µV 除以 0.1 Ω 就是 0.4 mA —— 读数能显示的最小电流变化。4095 格叠满就是 ±163.8 mV 满量程，再除以同一个 0.1 Ω 得到上限：每通道约 ±1.6 A。超过满量程后读数只会钳住、不再上升 —— 钉在 1638 mA 附近的读数要当作“爆表”，而不是测量值。

明明万用表就能测电流，还值得做一块实时监测表的理由，是时间。手持表每秒只刷新几次，显示的是平滑后的值 —— 对稳定负载正合适，对 ESP32 正相反：它的 WiFi 发射是毫秒级的突发，一平均就融进背景里了。INA3221 是连续转换的 —— 默认每次转换 1.1 ms，三个通道的采样电压和总线电压大约每 7 ms 扫一轮 —— sketch 的峰值保持把扫到的都留住。监测 sketch 自己从不打开无线电，所以得给它点东西抓 —— 把你项目的 WiFi 代码合并进来，或者干脆加一个光秃秃的 WiFi.begin() 连接，它的发射突发正是这种尖峰。看着峰值那一行远远高出待机读数，我们 ESP32 供电教程里“弱电源会在 WiFi 突发时掉电重启”的提醒，就从一句忠告变成了你桌上的一个数字。

我们从真实客户身上看到的常见错误

通道被跨接在电源上，而不是串进电源里。这就是前面说的并联短路 —— 0.1 Ω 直接横在电源两端。这路电源必须剪开，让全部电流从 VIN+ 进、VIN− 出。

电压读数正常，电流永远是零。只把 VIN+ 搭上电源而不剪开它，电压照测不误，但负载的电流仍走原来的老路 —— 一点也不经过采样电阻，自然无从读起。

没和被测项目共地。芯片测每路总线电压都是相对自己的 GND 引脚。监测板用一个电源、项目用另一个电源，地又没接通，电压读数就会飘成乱数。

OLED 按习惯当成 VCC 在前来接。这块屏的排针是 GND VCC SCL SDA，地在最前，照别的模块的习惯接线就等于把供电接反。每次上电前都把丝印读一遍。

2 A 的负载“测出” 1.6 A。那是 ±163.8 mV 采样量程在钳位，不是真实电流 —— 这块板的舒适区，正是大多数 ESP32 项目所在的 1.6 A 以下世界。

常见问题

INA3221 能测超过 1.6 A 吗？

用这块板上的 0.1 Ω 采样电阻不行：芯片 ±163.8 mV 的采样输入除以 0.1 Ω，每通道上限约 ±1.638 A，到顶后读数就钳住了。芯片本身只看得见毫伏，所以用更小采样电阻的板子拿分辨率换量程 —— 0.4 mA 的步进也按同比例变大。

INA3221 和 INA219 有什么区别？

INA219 是同一个思路 —— 高侧 I2C 采样监测 —— 但一颗芯片只有一个通道。INA3221 在一个地址后面给你三个通道，外加每通道可编程的警告和临界报警 —— 要盯住整个项目的供电树，它更合适。

INA3221 能配 ESP32 这类 3.3 V 开发板用吗？

能。芯片的供电范围是 2.7–5.5 V，直接吃 ESP32 的 3V3 引脚，I2C 线也工作在安全的 3.3 V 电平。26 V 那个数字是被测电源的上限，不是芯片自己供电的上限。

为什么我的电流读数是负的？

电流从 VIN+ 流向 VIN− 记为正，所以负号只说明那个通道的两根线接反了 —— 什么也没坏。把两根线对调，或者留着这个符号看电流双向流动，比如一条又充又放的电池线。

这个项目需要用到报警引脚（PV、CRI、WAR、TC）吗？

不需要 —— sketch 通过 I2C 轮询读数，从不碰它们。它们是为不写软件的硬件反应准备的：每个通道都能在电流越过设定上限的瞬间把 CRI 或 WAR 拉低。这些引脚是开漏的；VPU 孔只给电源就位（PV）输出提供偏置，管不到其他报警脚。

当每一路的真实电流都变成看得见的数字，供电问题就不再靠猜。采样电阻串进线里、地接在一起，下次哪里掉电重启，你会知道是哪一路干的 —— 还差多少毫安。

最后更新：2026年8月。有问题？WhatsApp 联系我们。