ACS724 Τρέχουσες μετρήσεις αισθητήρα με Arduino: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Σε αυτό το διδακτικό θα πειραματιστούμε με τη σύνδεση ενός αισθητήρα ρεύματος ACS724 σε ένα Arduino για να κάνουμε τις τρέχουσες μετρήσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, ο τρέχων αισθητήρας είναι ποικιλία +/- 5A που εξάγει 400 mv/A.

Το Arduino Uno διαθέτει ADC 10 bit, οπότε οι καλές ερωτήσεις είναι: Πόσο ακριβής είναι η τρέχουσα ανάγνωση που μπορούμε να πάρουμε και πόσο σταθερή είναι;

Θα ξεκινήσουμε απλώς συνδέοντας τον αισθητήρα με ένα βολτόμετρο και έναν τρέχον μετρητή και θα κάνουμε αναλογικές αναγνώσεις για να δούμε πόσο καλά λειτουργεί ο αισθητήρας και στη συνέχεια θα τον συνδέσουμε με έναν πείρο Arduino ADC και θα δούμε πόσο καλά λειτουργεί.

Προμήθειες

1 - Breadboard2 - τροφοδοτικά πάγκου2 - DVM's1 - αισθητήρας ACS724 +/- 5A1 - Arduino Uno1 - LM78053 - 10 ohm, αντιστάσεις 10W 1 - 1nF cap1 - 10nF cap1 - 0.1uF capJumpers

Βήμα 1:

Το κύκλωμα δοκιμής είναι όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Η σύνδεση από τον πείρο Arduino 5V στη ράγα LM7805 +5V είναι προαιρετική. Μπορεί να έχετε καλύτερα αποτελέσματα με αυτόν τον βραχυκυκλωτήρα στη θέση του, αλλά προσέξτε την καλωδίωσή σας εάν το χρησιμοποιήσετε επειδή το Arduino είναι συνδεδεμένο στον υπολογιστή σας και το δεύτερο τροφοδοτικό θα υπερβεί τα 5V όταν το ενεργοποιήσετε για να αυξήσετε το ρεύμα μέσω του αισθητήρα.

Εάν συνδέσετε τα τροφοδοτικά μαζί, τότε το τροφοδοτικό του αισθητήρα και το τροφοδοτικό Arduino θα έχουν ακριβώς το ίδιο σημείο αναφοράς +5V και θα περιμένατε πιο σταθερά αποτελέσματα.

Το έκανα χωρίς αυτήν τη σύνδεση και είδα υψηλότερη ένδειξη μηδενικού ρεύματος στον τρέχοντα αισθητήρα (2.530 V αντί του αναμενόμενου 2.500 V) και χαμηλότερη από την αναμενόμενη ανάγνωση ADC στο σημείο μηδενικού ρεύματος. Πήρα μια ψηφιακή ανάγνωση ADC περίπου 507 έως 508 χωρίς ρεύμα μέσω του αισθητήρα, για 2.500V θα πρέπει να δείτε μια ένδειξη ADC περίπου 512. Το διόρθωσα στο λογισμικό.

Βήμα 2: Δοκιμή μετρήσεων

Αναλογικές μετρήσεις με βολτόμετρο και αμπερόμετρο έδειξαν ότι ο αισθητήρας είναι πολύ ακριβής. Σε ρεύματα δοκιμής 0,5Α, 1,0Α και 1,5Α ήταν ακριβώς σωστά στο millivolt.

Οι μετρήσεις ADC με το Arduino δεν ήταν σχεδόν τόσο ακριβείς. Αυτές οι μετρήσεις περιορίστηκαν από την ανάλυση 10 bit του Arduino ADC και ζητήματα θορύβου (δείτε το βίντεο). Λόγω θορύβου, η ένδειξη ADC αυξήθηκε στη χειρότερη περίπτωση έως και 10 ή περισσότερα βήματα χωρίς ρεύμα μέσω του αισθητήρα. Λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε βήμα αντιπροσωπεύει περίπου 5 mv, αυτό είναι περίπου μια διακύμανση 50 mv και με έναν αισθητήρα 400mv/amp αντιπροσωπεύει μια διακύμανση 50mv/400mv/amp = 125ma! Ο μόνος τρόπος με τον οποίο θα μπορούσα να αποκτήσω μια σημαντική ανάγνωση ήταν να λάβω 10 συνεχόμενες αναγνώσεις και στη συνέχεια να τις μετρήσω.

Με ένα 10 bit ADC ή 1024 πιθανά επίπεδα και 5V Vcc μπορούμε να επιλύσουμε περίπου 5/1023 ~ 5mv ανά βήμα. Ο αισθητήρας έξω βάζει 400mv/Amp. Έτσι, στην καλύτερη περίπτωση έχουμε ανάλυση 5mv/400mv/amp ~ 12,5ma.

Έτσι, ο συνδυασμός διακυμάνσεων λόγω θορύβου και χαμηλής ανάλυσης σημαίνει ότι δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν τη μέθοδο για να μετρήσουμε με ακρίβεια και συνέπεια το ρεύμα, ειδικά τα μικρά ρεύματα. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν τη μέθοδο για να μας δώσουμε μια ιδέα για το τρέχον επίπεδο σε υψηλότερα ρεύματα, αλλά δεν είναι τόσο ακριβής.

Βήμα 3: Συμπεράσματα

Συμπεράσματα:

-Οι αναλογικές αναγνώσεις ACS724 είναι πολύ ακριβείς.

Το ACS724 θα πρέπει να λειτουργεί πολύ καλά με αναλογικά κυκλώματα. π.χ. έλεγχος ρεύματος τροφοδοσίας με αναλογικό βρόχο ανάδρασης.

-Υπάρχουν ζητήματα θορύβου και ανάλυσης χρησιμοποιώντας το ACS724 με Arduino 10 bit ADC.

-Αρκετά καλό για απλή παρακολούθηση του μέσου ρεύματος για κυκλώματα υψηλότερου ρεύματος, αλλά όχι αρκετά καλό για σταθερό έλεγχο ρεύματος.

-Μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα εξωτερικό τσιπ ADC 12 bit ή περισσότερο για καλύτερα αποτελέσματα.

Βήμα 4: Κωδικός Arduino

Ακολουθεί ο κώδικας που χρησιμοποίησα για να μετρήσω απλώς την τιμή ADC pin Arduino A0 και τον κωδικό για τη μετατροπή της τάσης του αισθητήρα σε ρεύμα και να λάβει τον μέσο όρο των 10 μετρήσεων. Ο κώδικας είναι αρκετά αυτονόητος και σχολιάστηκε για τον κώδικα μετατροπής και μέσου όρου.