Arduino и датчик тока ACS712

 Датчик Холла для Arduino

Датчик тока является важным устройством в приложениях для расчета и управления мощностью. Он измеряет ток через устройство или цепь и генерирует соответствующий сигнал, который пропорционален измеренному току. Обычно выходной сигнал является аналоговым напряжением.

В этом проекте мы расскажем о датчике тока ACS712, о том, как работает датчик тока на основе эффекта Холла и, наконец, о том, как соединить датчик тока ACS712 с Arduino.

Микросхема датчика тока ACS712

Датчик тока ACS712 является продуктом Allegro MicroSystems, он может использоваться для точного измерения как переменного, так и постоянного тока. Этот датчик основан на эффекте Холла, а ИС имеет встроенное устройство с эффектом Холла. На выходе датчика тока ACS712 выдается аналоговое напряжение, пропорциональное переменному или постоянному току (в зависимости от того, что измеряется).

ACS712 доступна в 8-выводном корпусе SOIC, и на следующем рисунке показана ее схема контактов (распиновка ACS712).

IP+ – это плюсовая клемма для измерения тока, IP- – это минусовая клемма для измерения тока, GND – это сигнальная земля, FILTER – для подключения внешнего конденсатора, VIOUT – аналоговый выход, VCC – питание.

Существует три варианта датчика ACS712 в зависимости от диапазона его измерения тока. Оптимизированные диапазоны: +/- 5А, +/- 20А и +/- 30А. в зависимости от варианта чувствительность на выходе также изменяется следующим образом: ACS712 ELC-05 (+/- 5A) чувствительность 185 мВ/А, ACS712 ELC-20 (+/- 20A) чувствительность 100 мВ/А, ACS712 ELC-30 (+/- 30A) чувствительность 66 мВ/А.

Как упоминалось ранее, ASC712 основана на эффекте Холла. В микросхеме имеется медная полоса, соединяющая контакты IP+ и IP- внутри. Когда некоторый ток протекает через этот медный проводник, создается магнитное поле, которое определяется датчиком Холла.

Затем датчик Холла преобразует это магнитное поле в соответствующее напряжение. В этом методе вход и выход полностью изолированы.

Схема датчика тока на основе ACS712

Стандартная схема применения с использованием датчика тока ASC712 приведена в его техническом описании, и на следующем изображении:

Модуль датчика тока ACS712

Используя один из вариантов ИС ACS712 (5А, 20А или 30А), несколько производителей разработали платы модуля датчика тока ASC712, которые могут быть легко подключены к микроконтроллеру, такому как Arduino. На следующем рисунке показана плата датчика тока ASC712, используемая в этом проекте.

Как видите, это довольно простая плата с несколькими компонентами, включая микросхему ASC712, несколько пассивных компонентов и разъемов. Эта конкретная плата состоит из ASC712 ELC-30, то есть диапазон этой платы +/-30A.

Подключение ACS712 к Arduino (схема)

Измерение напряжения (постоянного напряжения) с помощью Arduino очень просто. Если ваше требование состоит в том, чтобы измерять напряжение меньше или равное 5 В, то вы можете напрямую измерять с помощью аналоговых выводов Arduino. Если вам нужно измерить более 5 В, то вы можете использовать простую сеть делителя напряжения или модуль датчика напряжения.

Когда дело доходит до измерения тока, Arduino (или любой другой микроконтроллер) нуждается в помощи в виде специального датчика тока. Итак, сопряжение датчика тока ACS712 с Arduino помогает нам измерять ток с помощью Arduino. Поскольку ASC712 может использоваться для измерения переменного или постоянного тока, проект с Arduino может быть реализован для измерения того же.

Принципиальная схема подключения датчика тока ACS712 к Arduino показана на следующем рисунке.

Код программы взаимодействия Arduino и датчика тока ACS712

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
 
const int currentPin = A0;
int sensitivity = 66;
int adcValue= 0;
int offsetVoltage = 2500;
double adcVoltage = 0;
double currentValue = 0;
 
void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print(" Current Sensor ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("  with Arduino  ");
  delay(2000);
}
 
void loop()
{
  adcValue = analogRead(currentPin);
  adcVoltage = (adcValue / 1024.0) * 5000;
  currentValue = ((adcVoltage - offsetVoltage) / sensitivity);
  
  Serial.print("Raw Sensor Value = " );
  Serial.print(adcValue);
 
  lcd.clear();
  delay(1000);
  //lcd.display();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("ADC Value =     ");
  lcd.setCursor(12,0);
  lcd.print(adcValue);

  delay(2000);

  Serial.print("\t Voltage(mV) = ");
  Serial.print(adcVoltage,3);
  
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("V in mV =       ");
  lcd.setCursor(10,0);
  lcd.print(adcVoltage,1);

  delay(2000);
 
  Serial.print("\t Current = ");
  Serial.println(currentValue,3);
 
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Current =       ");
  lcd.setCursor(10,0);
  lcd.print(currentValue,2);
  lcd.setCursor(14,0);
  lcd.print("A");
  delay(2500);
}

Работа датчика тока ACS712 с Arduino

Подключите все согласно принципиальной схеме и загрузите код в Arduino. В коде есть небольшой расчет для измерения тока. Во-первых, если предположить, что напряжение VCC-ASC712 составляет 5 В, то при отсутствии тока, протекающего через клеммы IP + и IP-, выходное напряжение на VIOUT ACS712 составляет 2,5 В. Это означает, что вам нужно вычесть 2,5 В из напряжения, измеренного на аналоговом выводе.

Теперь, чтобы рассчитать ток, разделите это значение на чувствительность датчика (185 мВ / A для датчика 5A, 100 мВ / A для датчика 20A и 66 мВ / A для датчика 30A). Это все реализовано в коде.

© digitrode.ru