Merania prúdového senzora ACS724 s Arduino: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

V tomto návode budeme experimentovať s pripojením prúdového snímača ACS724 k Arduinu na meranie prúdu. V tomto prípade je prúdový senzor odroda +/- 5A s výkonom 400 mv/A.

Arduino Uno má 10 -bitový ADC, takže dobré otázky sú: Ako presné sú aktuálne hodnoty, ktoré môžeme získať, a ako stabilné?

Začneme tým, že senzor jednoducho pripojíme k voltmetru a meraču prúdu a urobíme analógové hodnoty, aby sme zistili, ako senzor funguje, a potom ho pripojíme k pinu Arduino ADC a uvidíme, ako dobre funguje.

Zásoby

1 - Breadboard2 - Stolné napájacie zdroje2 - DVM's1 - Senzor ACS724 +/- 5A1 - Arduino Uno1 - LM78053 - 10 ohm, 10W odpory 1 - 1nF cap1 - 10nF cap1 - 0,1uF cap

Krok 1:

Testovací obvod je taký, ako je znázornené na obrázku. Pripojenie z kolíka Arduino 5V na lištu LM7805 +5V je voliteľné. S týmto prepojením na mieste môžete dosiahnuť lepšie výsledky, ale dávajte si pozor na svoje zapojenie, ak ho používate, pretože Arduino je pripojené k vášmu počítaču a druhé napájanie prekročí 5 V, keď ho zapnete, aby sa zvýšil prúd cez snímač.

Ak spojíte napájacie zdroje dohromady, potom napájací zdroj senzora a napájací zdroj Arduino budú mať presne rovnaký referenčný bod +5 V a očakávali by ste konzistentnejšie výsledky.

Urobil som to bez tohto pripojenia a na snímači prúdu som videl vyššie hodnoty nulového prúdu (2 530 V namiesto očakávaných 2 500 V) a nižšie ako očakávané hodnoty ADC v bode nulového prúdu. Dostával som digitálne hodnoty ADC asi 507 až 508 bez prúdu cez snímač, pri 2 500 V by ste mali vidieť hodnoty ADC asi 512. Opravil som to v softvéri.

Krok 2: Testovanie meraní

Analógové merania voltmetrom a ampérmetrom ukázali, že snímač je veľmi presný. Pri testovacích prúdoch 0,5A, 1,0A a 1,5A to bolo správne na milivolt.

Merania ADC s Arduinom neboli ani zďaleka také presné. Tieto merania boli obmedzené 10 -bitovým rozlíšením Arduino ADC a problémami so šumom (pozri video). Kvôli hluku čítanie ADC skákalo v najhoršom prípade až do 10 alebo viacerých krokov bez prúdu cez snímač. Vzhľadom na to, že každý krok predstavuje asi 5 mv, ide o fluktuáciu 50 mv a so snímačom 400 mv/amp predstavuje fluktuáciu 50 mv/400 mv/amp = 125 ma! Jediným spôsobom, ako by som mohol získať zmysluplné čítanie, bolo zobrať 10 čítaní za sebou a potom ich spriemerovať.

S 10 bitovými ADC alebo 1024 možnými úrovňami a 5 V Vcc dokážeme vyriešiť približne 5/1023 ~ 5 mv na krok. Výstup senzora dáva 400 mv/amp. V najlepšom prípade teda máme rozlíšenie 5 mv/400 mv/amp ~ 12,5 ma.

Kombinácia fluktuácií v dôsledku šumu a nízkeho rozlíšenia znamená, že túto metódu nemôžeme použiť na presné a konzistentné meranie prúdu, najmä malých prúdov. Túto metódu môžeme použiť na to, aby sme získali predstavu o aktuálnej úrovni pri vyšších prúdoch, ale nie je taká presná.

Krok 3: Závery

Závery:

-Analógové hodnoty ACS724 sú veľmi presné.

-ACS724 by mal veľmi dobre fungovať s analógovými obvodmi. napr. ovládanie prúdu napájania pomocou analógovej spätnoväzbovej slučky.

-Existujú problémy s hlukom a rozlíšením pri použití ACS724 s 10 -bitovým ADC Arduino.

-Dosť dobré na monitorovanie priemerného prúdu pre obvody s vyšším prúdom, ale nie dosť dobré na kontrolu konštantného prúdu.

-Na dosiahnutie lepších výsledkov možno bude potrebné použiť externý 12 -bitový alebo viac čipov ADC.

Krok 4: Arduino kód

Tu je kód, ktorý som použil na jednoduché meranie hodnoty ADC Arduino A0 pin a kód na konverziu napätia senzora na prúd a priemer 10 meraní. Kód je dosť vysvetľujúci a komentovaný pre kód konverzie a priemerovania.