Меню

Acs712 ток датчика arduino

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

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

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.

Источник

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Датчик тока для Ардуино ACS712

При конструировании различных систем измерения и контроля может потребоваться измерить ток, протекающий по проводнику. Встроенными средствами аппаратной платформы Arduino низкое постоянное напряжение можно измерить без каких-либо проблем, а вот ток так просто измерить не получится. Одним из специальных датчиков, предназначенных решить данную проблему, является датчик тока ACS712, эти датчики бывают рассчитаны на различные максимальные значения измеряемого тока, в данном случае автор использовал датчик на 20А. Физически работа этого устройства основана на эффекте Холла. Данный эффект заключается в том, что носители электрического тока при движении вдоль проводника, помещенного в поперечное магнитное поле испытывают на себе действие силы Лоренца и отклоняются в сторону. Из за этого на боковых, по отношению к направлению тока, сторонах проводника возникает разность потенциалов, которую можно измерить 1. Датчик приобретен здесь всего за 100 рублей:

Читайте также:  Дэу нексия 16 клапанная датчик температуры охлаждающей жидкости где находится

Устройство поставляется в антистатическом пакете

На печатной плате устройства хорошо видна клеммная колодка для подключения контролируемой цепи.

Габариты платы датчика 31 х 13 х 12 мм, масса 3,1 г.

Подключение датчика ACS712

На плате расположен 3-х контактный разъем.

  • Vcc – контакт для подачи питающего напряжения +5В,
  • OUT – контакт для снятия результатов измерения,
  • GND – общий провод.

На плате датчика имеется красный светодиод – индикатор питания. Сопротивление токовой шины 1,2 мОм 5, напряжение питания 5 В, ток потребления составляет около 12 мА.

Тестирование токового датчика

Автор обзора приобрел версию датчика рассчитанную на ток до 20 А, и это в целом было ошибкой. В радиолюбительской практике все же довольно редко приходится иметь дело с подобными значениями силы тока, так что более рациональным было бы приобретение версии рассчитанной на 5 А, так как у нее разрешение 185 мВ/А, против 100 мВ/А у 20А версии. Тем не менее, и данную версию можно использовать, но точность у нее ниже при измерении токов порядка 1 А.

Для тестирования можно использовать программу AnalogInput2 [6], на ее основе не сложно написать код для измерения значения силы тока, протекающей через датчик и вывода этих данных в удобном виде в монитор последовательного порта. При отсутствии тока на выходе датчика присутствует напряжение примерно в половину от напряжения питания, так, что встроенный АЦП Arduino вернет значение около 512.

В опытах по тестированию данного модуля использован блок питания, дающий напряжение 5 В, который согласно маркировке рассчитан на максимальный ток 2 А. При подключении одного резистора сопротивлением 10 Ом, ток через датчик составляет примерно 0,47 А.

При этом АЦП возвращает значение около 504.

При подключении параллельно первому резистору второго резистора с аналогичным сопротивлением, общее сопротивление потребителя составит 5 Ом, при этом амперметр показывает значение силы тока около 0,9 А.

При этом АЦП возвращает значение около 496.

Как известно встроенный АЦП Arduino UNO является 10 разрядным, т.е. диапазону напряжений от 0 до 5 В ставится в соответствие двоичное число от 0 до 1023. Таким образом, разрешение АЦП составляет примерно 0,0049 В. Как следует из приведенных выше данных току в 0,47 А соответствует напряжение 2,46 В, а току 0,9 А – 2,42 В, т.е изменению тока на 0,43 А соответствует изменение напряжения на 40 мВ, что вполне соответствует заявленным продавцом 100 мВ/А.В целом рассмотренный датчик заданные функции выполняет вполне успешно, устройство своих денег стоит.

Ссылки по теме

  1. radioprog.ru/post/99
  2. elenergi.ru/effekt-xolla.html
  3. arduino.ru/forum/programmirovanie/datchik-toka-acs712
  4. www.drive2.ru/b/456815746333278890/
  5. 3d-diy.ru/wiki/arduino-datchiki/datchik-toka-acs712/
  6. robocraft.ru/blog/arduino/59.html

Файлы проекта тут. Обзор сделал специально для сайта “2 Схемы” – Denev.

Источник

Подключение датчика тока к Ардуино

Датчик тока для Ардуино основан на эффекте Холла, имеет прямую зависимость измеряемой силы тока и выходного сигнала. Модули ACS712 / TA12-100 для измерения тока используются в проектах, где требуется защита от перегрузки, например, при изготовлении зарядных устройств и внешних аккумуляторов (power bank), импульсных источников питания. Рассмотрим, как работать с датчиками тока и Arduino Uno.

Характеристики датчика тока Arduino

ACS713 и ACS712 состоит из линейного датчика на базе эффекта Холла с медным проводником. Ток создает магнитное поле в медном проводнике, которое улавливается датчиком и преобразуется в напряжение. Сила магнитного поля линейно зависит от силы тока. Точность обеспечивается микросхемой на модуле с заводскими настройками. Работает цифровой датчик с постоянным и переменным током.

Принцип работы датчика тока ACS712 с элементом Холла

Технические характеристики ACS712

  • Тип интерфейса: цифровой;
  • Напряжение: постоянное и переменное;
  • Напряжение питания: 5 Вольт;
  • Ток потребления: не более 11 мА;
  • Измерение силы тока: от 5 до 30 Ампер;
  • Чувствительность: от 66 мВ/А до 185 мВ/А;
  • Температура эксплуатации: от -40°C до +85°C;
  • Размер платы модуля: 31 мм на 13 мм.

Датчик TA12-100 Arduino работает на другом принципе. Модуль измеряет напряжение, падающее на транзисторе в 200 Ом, который находится на выходе трансформатора. Датчик TA12-100 преобразует напряжение на резисторе в аналоговый сигнал, применяя закон Ома (I = E / R). Коэффициент трансформатора составляет 1000:1 и, чтобы получить значение тока, следует полученные данные умножить на 1000.

Датчик тока TA12-100 для платы Ардуино

Технические характеристики TA12-100

  • Тип интерфейса: аналоговый;
  • Напряжение: постоянное;
  • Напряжение питания: 5 Вольт;
  • Ток потребления: не более 5 мА;
  • Измерение силы тока: до 5 Ампер;
  • Чувствительность: не известна;
  • Температура эксплуатации: от -55°C до +85°C;
  • Размер платы модуля: 30 мм на 24 мм.

Как подключить к Ардуино датчик ACS712

Для этого занятия нам потребуется:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • датчика тока ACS712 / TA12-100;
  • источник питания 12 Вольт;
  • нагрузка, например, лампа 12V;
  • провода «папа-папа», «папа-мама».

Датчик ACS712 является аналоговым, для подключения потребуется три провода. Два для питания — GND и 5V и один провод для сигнала. Датчик подключается в разрыв цепи между источником питания и нагрузкой. Используется библиотека TroykaCurrent.h (скачать ее можно здесь), которая переводит значения аналогового сигнала в миллиамперы. Соберите схему, установите библиотеку и загрузите скетч.

Читайте также:  Датчик давления наддува дэу винсторм

Схема подключения к Arduino датчика тока ACS712

Счетч для датчика тока Arduino ACS712

Пояснения к коду:

  1. для переменного тока используйте команду sensorCurrent.readCurrentAC() ;
  2. при отрицательных значениях поменяйте местами провода на колодках.

Как подключить к Ардуино датчик TA12-100

Данный датчик используется только для измерения переменного тока и является аналоговым. Для подключения к плате вам потребуется два провода (хотя на модуле имеется три контакта) — один провод подключается к GND, а второй к аналоговому входу. Провод, где вы хотите измерить силу тока, должен проходить через катушку модуля. Соберите схему, как на картинке и загрузите следующий скетч.

Источник

Датчики тока для работы с Ардуино

Главное преимущество микроконтроллера по сравнению со многими средствами управления оборудованием — универсальность. Можно не только отдавать с его помощью конечные команды на включение двигателей, зажигания ламп, или произведения каких-либо действий, но и выполнять определенные «логические» реакции в зависимости от изменившихся внешних условий. Последняя возможность предоставляется в первую очередь внешними датчиками и уже во вторую ветвлениями внутренней программы. В сущности, микроконтроллер — миниатюрный компьютер, ограниченный по мощности, но обладающий определенными плюсами, изначально направленными на применение его в комплексе с различной аппаратурой. Сюда относятся не только контролирующие цепи, но и различные сенсоры, предоставляющие информацию самому логическому блоку. В контексте статьи речь пойдет об одном из ярких представителей названого класса устройств — Ардуино и датчике тока ACS712, специально разработанного в целях совместного с ним использования.

Практические ниши применения

Несмотря на определенные ограничения сенсора, ниши в которых он действительно пригодится весьма широки. Посудите сами — в сущности, потребление электроэнергии возникает единовременно с моментами включения устройств, находящихся на линии. А сам сенсор именно в это время начинает регистрировать показания. То есть датчик тока с Arduino можно использовать не только, как конечный измеряющий прибор, но и в качестве контролирующей части, определяющей активацию какого-либо оборудования. Самый простой пример — обычная лампа. Совместив микроконтроллер с датчиком света и тока можно добиться того, что будет не только производиться активация освещения в темный период времени, но и станет отправляться сигнал пользователю, если источник видимого излучения выйдет из строя. Или, другим примером может стать контроль физического состояния насоса, двигателя, а также любого электрического прибора, потребляющего энергию.

Опять же. Применяя Arduino одновременно с ACS712, как наиболее распространенным датчиком тока платформы, можно использовать микроконтроллер именно в роли детектирующего прибора, который в зависимости от определенного времени производит замер потребления конечной сети. Или как очень «умный» мультиметр, с возможностью построения On-line графиков на дополнительно соединенном к аппарату экране или внешнем компьютере.

ACS712 на основе эффекта Холла

Описываемый датчик построен на основе эффекта Холла. Представьте себе проводящую пластину, к двум сторонам которой подключены полюсы источника тока. На боковых ее гранях напряжение регистрироваться не будет, так как количество «дырок» поступающей энергии с одной стороны равно сумме электронов с другой. Ситуация изменится, если на поверхность начнет действовать магнитное поле. На боковые грани пластины при нем начнет идти часть тока линии, который можно замерить. Его количество станет пропорционально равному воздействию, а значит доступным к определению. Именно названый эффект и лежит в основе работы датчика Холла.

Технологически, в ACS712 сенсор настоящего типа представлен микросхемой SOIC-8, со следующим расположением контактов:

В самом корпусе находится медная полоса, подключаемая к нагрузке. В момент прохождения тока, в ней возникает магнитное поле, которое и регистрируется компонентами устройства по принципам, описанным ранее. Внутреннее строение:

Конечно, в контексте платы дополняющей Arduino, электрические контакты выполнены с более удобным расположением соединяющих проводников:

Два контакта одной стороны устройства предназначены для подключения его в разрыв цепи прохождения тока нагрузки, другие три – целям соединения к самому микроконтроллеру. Здесь OUT связывается с любым аналоговым входом Arduino, на VCC подается +5В питания, GND с общей землей.

Вообще существуют три вида датчиков Холла. В случае Arduino используется только один – униполярный, срабатывающий при наличии тока линии, создающего магнитное поле и прекращающий функционировать при его отсутствии. Реализация возможностей одного из оставшихся – биполярного выполняется введением логической переменной в обычный программный скетч Arduino для ACS712. Суть сенсора указанного типа – поступивший сигнал активирует работу устройства, которая продолжается, даже после его исчезновения. При повторном импульсе на линии выполняется отключение названого состояния.

Технические характеристики

Рассмотрим характеристики платы ACS712 более подробно, естественно с разделением их в зависимости от возможностей различных моделей:

  • Питание — 5В;
  • потребляемый ток — 0,11А;
  • сопротивление по шинам — до 1,2 мОм;
  • вид измеряемой характеристики — постоянный или переменный ток;
  • температурный режим работы — от –40 до +85°С;
  • дополнительные индикаторы — присутствует светодиод поступления тока на питание устройства;
  • размеры (в среднем) — 31 x 13 мм;
  • критичная сила тока, приводящая к пробою устройства — 50А.
Читайте также:  Датчик вентилятора форд фокус 2 дорестайлинг
Модель мВ/А
ACS712 5A 185
ACS712 20A 100
ACS712 30A 66
ACS713 20A 185
ACS713 30A 133

Внутренняя электронная схема сенсора:

Ограничения ACS712

Основное смущающее пользователей ограничение — максимальный вольтаж измеряемого напряжения, равный 5В. В принципе, вопрос решается достаточно просто обычным делителем, позволяющим поднять значение характеристики практически до любого номинала.

Отсутствие корпуса, также не вызывает проблем — миниатюрность самой конструкции позволяет ее упаковать в оболочку аппарата содержащую сам микроконтроллер, естественно с электрической изоляцией контактных площадок на случай измерения много амперных токов. А вот устанавливать датчик рядом с излучателями магнитного поля крайне не рекомендуется — будут сбиты показания сенсора. Для чего собственно и нужен, в некоторых случаях, экранирующий корпус.

Теперь, что касается чувствительности: чем датчик рассчитан на больший ампераж работы, тем она ниже. Что тоже нужно брать во внимание, при проектировании схем на основе ACS712. Отдельным вариантом тут выступает ACS713 30A, частично сохраняющий названую возможность за счет относительно удачной схемы.

Схемы подключения и организация работы

Градация аналогового сигнала Arduino составляет 1024 бит. Так как при отсутствии нагрузки сенсор в любом случае показывает 2,5В, значение по умолчанию порта, к которому подключена ACS712 будет 512, что необходимо учитывать при написании скетча микроконтроллера.

Переходя к практике, в начале стоит рассмотреть схему цифрового мультиметра на основе Arduino, от которой впоследствии и действовать, выполняя аналогичные подключения и общие принципы программирования для иных устройств.

и скетч для вывода показаний датчика:

#include

LiquidCrystal lcd (7, 6, 5, 4, 3, 2);
const int APIN = A3; // аналоговый пин подключения микроконтроллера
int SENS_ACS712 = 66; // Здесь задается чувствительность конкретного ACS712
int ADCV= 0;
int MINV = 2500;
double ADCVOL = 0;
double tVAL = 0;
void setup()
<
// Отладочная часть, при работе с экраном не используется
// Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
lcd.print(» ACS823 SENS «);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(» from ARDUINO «);
delay(2000);
>
void loop()
<
ADCV = analogRead(APIN);
ADCVOL = (ADCV / 1024.0) * 5000;
tVAL = ((ADCVOL — MINV) / SENS_ACS712);
// Отладочная часть, при работе с экраном не используется
// Serial.print(«Sens pure = » );
// Serial.print(ADCV);
lcd.clear();
delay(1000);
//lcd.display();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(«ADC = «);
lcd.setCursor(12,0);
lcd.print(ADCV);
delay(2000);
// Отладочная часть, при работе с экраном не используется
//Serial.print(«\t mV = «);
//Serial.print(ADCVOL,3);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(«V/mV = «);
lcd.setCursor(10,0);
lcd.print(ADCVOL,1);
delay(2000);
// Отладочная часть, при работе с экраном не используется
//Serial.print(«\t tVAL = «);
//Serial.println(tVAL,3);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(«ACS712 = «);
lcd.setCursor(10,0);
lcd.print(tVAL,2);
lcd.setCursor(14,0);
lcd.print(«A»);
delay(2500);
>

Есть унифицированные библиотеки, производящие конвертацию показаний сенсора в понятные милливольты без самостоятельной разработки формул. Примером может послужить скетч, выполняющий аналогичные предыдущему действия, только вместо вывода на экран, полученные значения отправляются в COM-порт Arduino. С вычислительными целями применяется библиотека TroykaCurrent. Приведенный код применяется для измерения переменного тока, его модификация для постоянного помечена в тексте.

#include
#define APIN A3
ACS712 dataI(APIN);
void setup() <
Serial.begin(9600);
>
void loop() <
Serial.print(«Troyka value: «);
Serial.print(dataI.readCurrentAC());
// Если требуется постоянный, то используется
// конструкция Serial.print(dataI.readCurrentDC());
Serial.println(» A»);
delay(1000);
>

Теперь, что касается контроля, к примеру, функциональности двигателя. Внешний вид подключенного оборудования:

Кусок кода, который в цикле проверяет работу потребляющего устройства:

const int APIN = A3; // аналоговый пин подключения микроконтроллера
void setup() <
SetSerial(9600);
>
void loop() <
// для обычного контроля любого устройства потребления,
// знание конкретной характеристики объема расходуемого
// тока не важно, главное его определить и отправить
// сообщение в com-порт
if (analogRead(APIN)>2500)
Serial.print(«Device Active)
else
Serial.print(«Device in state OFF»);
delay(2000);
>

Естественно, что описанное ранее можно применить в отношении любого потребителя, даже к опросу срабатывания релейной группы. Принципиальная схема случая с двигателем:

Ну, и напоследок рассмотрим метод серьезного применения датчика ACS712 для контроля нагрузки домашней сети электропитания 220В, до 30А при допустимых потребителях 6 кВт. Несравненным плюсом конструкции служит вывод получаемой информации при помощи Ардуино в сеть, наглядным для человека образом, с графиками и в браузере. Достаточно набрать в подключенном к сети c Arduino компьютере адрес http://192.168.100.10. Единственное ограничение — требуется, чтобы интернет также был доступен. Последнее нужно для внешних компонентов, обрабатывающими числовые значения и выводящие графики.

Сам скетч, который приводится без изменений — уж очень хорошо реализована идея, можно обнаружить по адресу http://liccontrol.com/articles/web_monitor.ino

Вывод

Хотелось бы заметить, что сенсоры ACS712 с 2017 года больше не производятся. Взамен их правообладатель Allegro Microsystems выпускает модификацию ACS723, которая и поставляется на мировые рынки в текущий момент времени.

Видео по теме

Источник

Adblock
detector