Измерение тока ардуино: Измерение постоянного тока и напряжения на Arduino — Блог Режимщика

Модуль датчика тока ACS712 30A

Модуль датчика тока RKP-ACS712-30A для измерения постоянного и переменного тока до 30 А.

Измерение и контроль протекающего тока являются принципиальным требованием для широкого круга приложений, включая схемы защиты от перегрузки по току, зарядные устройства, импульсные источники питания, программируемые источники тока и пр.

Работа датчика тока ACS712 основана на эффекте Холла.
Датчик тока ACS712 состоит из датчика Холла и медного проводника. Протекающий через медный проводник ток создает магнитное поле, которое воспринимается элементом Холла. Магнитное поле линейно зависит от силы тока. ACS712 датчик построен на эффекте Холла и имеет линейную зависимость измеряемого тока и выходного сигнального напряжения.

• Датчика тока ACS712 интегрирован в малогабаритный корпус SOIC8, имеет гальваническую развязку с напряжением пробоя 2,1 кВ (RMS).
• Arduino датчик RKP-ACS712-30A питается от постоянного напряжения 5 В и потребляет совсем небольшой ток 11 мА.
• Модуль способен выдерживать большие перегрузки по измеряемому току.
• Датчик тока ACS712 прост в подключении и надежен в эксплуатации.
• Модуль RKP-ACS712-30A имеет на плате фильтрующий конденсатор, что позволяет уменьшить его шумовые характеристики и улучшить точность измерения.

Посмотреть/скачать DataSheet микросхемы ACS712 (формат PDF размер 1 МБ)

Характеристики
Максимальный измеряемый ток: 30 А
Чувствительность: 66 мВ/А
Максимальная частота 50 кГц
Температурный диапазон: -40°С .. +85°С
Ток потребления не превышает: 11 мА
Сопротивление токовой шины 1.2 мОм
Напряжение питания: +5,0 В
Гальваническая развязка, пробивное напряжение: 2.1 кВ
Размеры: 31 x 13 мм

Подключение датчика тока ACS712 к плате Arduino
VCC – питание (опорное напряжение 5В)
GND – земля

Вблизи датчика тока RKP-ACS712-30A не рекомендуется устанавливать мощные магниты, соленоиды, реле, электромоторы и прочие предметы, излучающие магнитное поле, так как его работа основана на эффекте Холла и магнитное поле может вносить погрешность и искажать показания сенсора.

Модуль ACS712 измеряет токи до 30 А может быть отправлен вам всего за $1

Обычно, если я покупаю электрический прибор большой мощности, я дважды проверяю его энергопотребление, когда это возможно, а когда нет, например, кабель напрямую подключен к прибору или сила тока слишком высока, я использую цифровые электрические клещи. Оба метода являются довольно удобным, поскольку вам не нужно отрезать провод для измерения тока и определения расхода электроэнергии, но они не позволяют собирать данные, поскольку нет подключаются к сети. Ранее на этой неделе, я сталкивался в проектах с использованием ESP8266 сетевой монитор энергии, для измерения тока питающей сети при установке солнечной панели, для электросчетчика или для газового счетчика. Они используют фото датчик для измерения энергопотребления своего электрического счетчика, который работает, но это может быть проблематичным, если счетчик находится на улице, датчик тока iSnail использует эффект холла совсем как токоизмерительные клещи, но вместо того, чтобы показывать текущий ток на дисплее, датчик выдает от 0 до 5 В, то есть вы можете подключить его на микро-контроллер для обработки данных, как вам нравится. Это мило, но в то время как токоизмерительные клещи стоят около $10, 25 А версия iSnail идет за $40, так что я занялся поиском альтернатив. Я нашел дешевый датчик тока, модуль на основе Allegro Systems ACS712, поддерживающий силу тока 5 А, 20 А или 30 А, легко работающий с аналоговыми входами платы Arduino, 5 А версия продается на eBay всего за $1 для 5А, а версии 20 А & 30 А обычно продают менее чем за $2. 

Аппаратные характеристики довольно простые:

• ACS712 линейный датчик тока IC на основе эффекта холла (техническое описание)
• 2-клемы для нагрузки DC или AC
• 3-контактный разъем, контакты VCC (5 В), GND и OUT
• Входной ток и чувствительность (шкала измерения)
  • -/+ 5 А – 185 мВ/А
  • -/+ 20 А – 100 мВ/А
  • -/+ 30 А – 66 мВ/А
• Размеры – 31 x 13 мм

Поскольку IC сенсор может измерять в обоих направлениях, через контакт OUT проходит напряжение VCC/2 (2.5 В), когда нет тока и других значений, которые могут быть меньше или больше, чем напряжение VCC/2 в зависимости от направления тока сообщит фактический ток.

Измерение силы постоянного тока (DC) делается очень легко, нужно просто взять одно измерение, вычесть напряжение VCC/2 и разделим на чувствительность. Альтернативный ток измерить немного сложнее, поскольку вам придется производить различные измерения, чтобы найти RMS значение как описано на сайте Henry’s bench. Поскольку плата была доступна в течение нескольких лет, есть много документации в сети для Arduino. Один человек (Julian) сделал очень хороший ролик, показывающий как она работает.

Датчик тока ACS712 также может быть сопряжен с ESP8266, но поскольку беспроводной чип имеет только аналоговый вход от 0 до 1 В, выходное напряжение ACS712 должно быть уменьшено, что приведет к понижению точности, если не использовать через внешний ADC чип. ESP32 не имеет этой проблемы так как его аналоговый вход поддерживает диапазон от 0 ло 4 В, хотя я понимаю что ESP32 имеет несколько собственных, встроенных функций для контроля энергии.

Выражаем свою благодарность источнику с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.

sensors — Измерение дифференциального напряжения с помощью Arduino UNO

Выход этого датчика является промышленным стандартом «4-20 мА» (известный как токовая петля ). Это означает, что текущий выход из провода +S изменяется в пределах от 4 мА до 20 мА в зависимости от давления. Вам нужно преобразовать этот ток в напряжение, чтобы Arduino мог его пробовать.

Обратите внимание, что ваша попытка схемы полностью назад. Вы должны подключить контакт +24 В до +24 В на источнике питания. GND должен быть подключен к GND на источнике питания, а также GND на Arduino.

Теперь для сигнала. Да, резистор — это самый простой способ преобразования тока в напряжение. Просто передайте ток через резистор на землю, и на нем будет сброшено напряжение.

Согласно закону Ома, V = IR. Или, чтобы повернуть его, R = V /I.

Максимальный ток составляет 20 мА (0.02 А), а максимальное напряжение — 5 В. Таким образом, вы можете поместить эти значения в Закон Ома и получить сопротивление:

• R = V /I = 5 /0,02 = 250 Ом.

Теперь резисторы 250 Ом не являются общими, но являются 220 Ом. Так что это даст нам?

• V = IR = 0,02 * 220 = 4,4 В

Perfect. А на нижнем (4 мА) конце диапазона?

• V = IR = 0,004 * 220 = 0,88 В.

Итак, с резистором 220 Ом вы получили бы напряжение от 0,88 до 4,4 В на Arduino.

(Примечание: рекомендованное техническое описание 100 Ом было бы более подходящим для 3,3 В Arduino — оно давало бы между 0,4 В и 2 В).

Для безопасности я бы также включил небольшой встроенный резистор для ограничения тока и стабилитрон 5.1V. Если резистор 220 Ом должен выйти из строя или отключиться, вы получите полный 24V (или где-то там) через штырь A0 Arduino. Он ограничен 20 мА, поэтому может и не быть проблемой, но вы не можете быть уверены, поэтому лучше добавить, чтобы зажать напряжение до 5,1 В. В конце концов, стабилитрон дешевле нового Arduino.

И уточнить — схема:

^{имитировать эту схему — Схема, созданная с использованием CircuitLab}

ВОЛЬТ-АМПЕР-ENERGY-МЕТР НА ARDUINO. ЧАСТЬ 4. УСИЛИТЕЛЬ — Мои статьи — Каталог статей

Одной из проблем предыдущей реализации вольт-ампер-метра было высокое тепловыделение на шунте. Как уже было сказано ранее, сопротивление шунта можно существенно уменьшить, но для того, чтобы измеряемое напряжения на шунте покрывало весь входной диапазон АЦП, понадобится усилитель на ОУ (иначе точность измерения так же уменьшится).

На схеме выше шунт имеет сопротивление 10мОм, а усилитель на ОУ имеет коэффициент усиления 11 (1 + R5/R6). При токе 10А падение напряжения составит 10мОм * 10А = 100мВ, а усилитель доведет его до 1100мВ (что нам и нужно). При этом выделяемая мощность составит 100мВ * 10А = 1Вт.

На самом деле, все конечно не совсем просто. ОУ (в особенности такой ширпотреб как LM358) не идеальны. Например, резистор R8 нужен для компенсации одной из проблем — смещения 0 (о чем то же я уже писал). Этот эффект присущ и АЦП и ОУ. В данном случае компенсируется исключительно отрицательное смещение путем добавки малой части питающего напряжения к измеряемому. Если совокупное смещение окажется положительным (то есть при измерении 0, будет не нулевой выход АЦП), то придется вычесть смещение программно (железно можно бы было использовать отрицательный источник напряжения, но это накладно).

Не будут учтены ряд других проблем — например, нелинейность ОУ, дрейф характеристик в зависимости от температуры. В идеале нужно использовать специальный инструментальный ОУ, но это уже будет совсем другая история. Мы ограничимся тем, что скомпенсируем подстроечным резистором R8 отрицательное смещение нуля по показаниям прибора (на токе низком токе 10-20 ма). Точное сопротивление шунта/коэффициент усиления (достаточно изменить один любой параметр) надо подбирать на относительно высоком токе (от 1А). Подбор имеет смысл проделать пару раз. За счет подбора параметров, незначительные отклонения сопротивлений R5, R6 будут не важны.

Следует заметить, что несмотря на простоту, есть вполне конкретное требование к ОУ — он должен работать при однополярном питании при входных напряжениях близких к 0 (ряд ОУ требует двуполярного питания в этом случае). Для ширпотребных LM358 и аналогов это выполняется.

Так же следует оговорить случай высоких токов, низких сопротивлений шунта и высоких коэффициентов усиления, соответственно. Например, уменьшим шунт до 1мОм, получим на нем 10мВ при 10А, поставим усилитель на 110 и получим те же 1100мВ на входе АЦП. Все вроде хорошо, но шунт 1мОм еще надо найти, а потом подключить его так, чтобы соединения (пайка) не влияли на показания. При этом все нелинейности, дрейфы, шумы у нас усилятся на 110, и шанс на стабильные показания будет очень небольшой. Более того, даже при усилении 11, как на схеме выше, на безпаечном макете отладить устройство очень-очень сложно (много неидеальных соединений). Что касается высоких токов, то тот же шунт 1мОм при токе 50А обеспечит падение 50мВ, а усилитель на 22 обеспечит нам полный размах в 1100мВ, однако мощность на шунте составит уже 50мВ * 50А = 2,5Вт. При этом помним, что шунт на 1мОм надо поискать и правильно смонтировать. Начиная с какого-то момента может оказаться интересно использование датчиков, основанных на магнитных эффектах — они кроме измерения высоких токов могут предполагать неразрывность цепи и измерение тока в двух направлениях. Но это опять же будет существенно другое устройство.

Arduino, AVR и просто интересные проекты: Система мониторинга потребления электричества

Особенностью этой системы будет то, что для измерения не потребуется никакого вмешательства в силовую электрическую сеть (неинвазивный метод).
Более того, сделаем эту систему беспроводной (необязательно, но очень просто и полезно).

Использовать будем вот такой датчик:

Как и в предыдущей статье, мы будем использвать комплектующие серии Grove. Нам понадобится:

На этом можно ограничиться. Но если захочется сделать беспроводную передачу данных, дополнительно потребуется:

Аппаратная конфигурация

Сначала необходимо разобраться с подключением датчика тока. Выход датчика является токовым и напрямую подключить его к ардуине нельзя.

Подключение такого датчика (и многих подобных) можно осуществить по схеме:

У нас в хозяйстве не нашлось резистора в 33 Ом, но нашлись резисторы по 100 Ом — воспользовались законом Ома (поставили три резистора в параллель и получили необходимое сопротивление). 

После этого несложного подготовительного этапа можно приступать к сборке нашего «прибора».

Подключаем в следующем порядке:

• Выход датчика тока — на вход A0
• Модуль кнопки — D5
• RF-передатчик — D2
• OLED-дисплей — к шине IIC (SDA — A4, SCL — A5).

«Прибор» в сборе (на фото хорошо видно расположение разъемов, к которым производится подключение):

Программная часть

В функции setup() мы производим инициализацию всех подключенных элементов (дисплей, датчик, RF-передатчик)  и в три шага проводим калибровку нашего прибора:

1. С помощью дисплея просим пользователя подключить датчик (пока датчик на кабель не одеваем) и после этого — нажать на кнопку
2. Прибор производит измерение «нулевых» значений (которые на самом деле — ненулевые), высчитывает среднее значение и запоминает его как поправочное значение (переменная delta)
3. Предлагаем пользователю подключить датчик на провод и подтвердить свое действие нажатием на кнопку.

Таким образом, в функции setup() у нас происходит первичная настройка прибора.

В основной функции (loop()) у нас в каждом цикле производится замер среднеквадратичного значения тока (переменная sIrms), вычисляется значение потребляемой мощности Pcur (по формуле Pcur = sIrms*220) и происходит формирование максимального и минимального значения потребления (переменные Pmax и Pmin, соответственно). 

Наиболее внимательные из вас могут сказать, что использование в формуле значения текущего напряжения (220) — не совсем хорошо, ведь напряжение может отличаться от «стандартного» и правильнее было бы его тоже измерять. Это правильное замечание, но мы будем считать, что напряжение соотвествует ГОСТ и его колебания находятся в пределах +5% и просто смиримся с тем, что погрешность нашего прибора будет примерно на этом же уровне. Так же для большей точности рекомендуем использовать этот прибор после стабилизатора напряжения.

В каждом цикле производится вывод этих параметров на дисплей. 

Дополнительно в каждом цикле происходит отправка значения потребляемой мощности через RF-передатчик.

Архив с полным кодом скетча (mon_pow_oled_rf) и всеми необходимыми библиотеками находится в файле, ссылка на который приведена в конце статьи.

Если вы сделали все правильно, то на дисплее (после процесса калибровки) отобразится примерно следующее:

Первый параметр — текущая потребляемая мощность (в кВт), далее следует среднеквадратичное значение тока (в А), последние два параметра — максимальное и минимальное значение потребляемой мощности.

Как видите, такой прибор просто сделать и результат его работы виден сразу.

Беспроводная передача данных

Наш прибор уже отлично функционирует, но для того, чтобы видеть значения потребляемой мощности, к нему необходимо подойти и посмотреть, что же отображается на дисплее. 

Но мы не зря сразу подключили к нашему устройству RF-передатчик. 

Теперь мы реализуем с помощью второй ардуинки приемник, который бы принимал отправленные значения и выводил его в терминал (вы потом самостоятельно можете модифицировать этот код и выводить значения, например, на другой дисплей).

Для этого на беспаечной макетке разместим ардуино nano и к его пину D2 подключим выход с RF-приемника (не забываем о том, что к модулю приемника надо еще и питание подвести — общий и +5В):

Если у вас нет комплектующих, что мы используем в статье — можете использовать те аналоги, что есть под рукой (например вместо ардуино nano и беспаечной макетки можно использовать любую полноформатную ардуино и просто проводками сделать аналогичное подключение RF-приемника).

Теперь необходимо в ардуино nano залить скетч mon_reciver и открыть монитор порта, чтобы убедиться, что данные успешно принимаются:

На этом мы закончим с нашей системой мониторинга потребления электричества.

Примечание: большая часть из приведенного списка комплектующих, что мы использовали сегодня, входят в следующие наборы:

Как измерить ток с помощью Arduino

Введение для манекена

что такое электрический ток

Проще говоря, электрический ток — это поток электронов (отрицательная частица) или ионов (положительно / отрицательно заряженная частица) из одной точки материи в другую (от металла до воды или любых других материалов, даже в свободное пространство).

Эти электроны / ионы перемещаются силой, называемой напряжением (как разность напряжения / потенциала между двумя точками вещества).Чем больше напряжение, тем слабее сопротивление вещества, тем больший ток вы получите.

Постоянный и переменный ток

Постоянный ток, называемый DC, — это ток, который очень мало изменяется с точки зрения объема потока за время. Вы можете генерировать постоянный ток, используя батарею, приложенную к резистору (батарея и резистор имеют очень стабильное значение, то есть не сильно изменяются).

Переменный ток, называемый переменным током, — это ток, который изменяется во времени.Вы всегда используете переменный ток, когда подключаете зарядное устройство к электрической розетке.

Один важный переменный ток, если его значение отложено во времени, имеет форму синусоидальной волны. Этот тип тока важен, потому что он в основном используется в наших приборах и, в целом, в нашей жизни.

3 метода измерения силы тока

Резистивный датчик тока Шунтирующий метод

Этот метод был самым первым способом измерения силы тока.Этот метод использует силу закона Ома, который гласит: ток через резистор развивает напряжение.

Это напряжение можно рассчитать по следующей простой формуле: Vshunt = Rshunt * I.

В этом методе, по крайней мере, для высокого тока, должен использоваться неиндуктивный резистор, потому что импульсный ток вырабатывает импульс напряжения, который может нарушить аналоговый вход, используемый в микроконтроллере или операционном усилителе.

Датчик с гальванически развязанным трансформатором тока, метод

В прошлом, когда вам нужно было «преобразовать» переменный ток в постоянный, чтобы можно было измерить ток с помощью микроконтроллера, вы использовали трансформатор переменного тока.

По сути, это тороидальная индуктивность, в которую вы вставляете провод, по которому течет ток, который вы хотите измерить. Он стал трансформатором, который забирает часть основного тока в соответствии с соотношением числа витков тороидальной индуктивности к числу витков основного электрического провода.

В приведенном ниже случае количество витков основного токового провода равно 1, а витков тороидальной индуктивности — 12.

Например, если основной ток составляет 120 ампер переменного тока, ток на тороидальном выходе будет 10 ампер переменного тока.

Весь ток, который вы снимаете с главной цепи, будет потрачен впустую / вычтен из основного тока.

Метод индуктивного датчика тока на эффекте Холла

«В 1879 году Эдвин Холл исследовал взаимодействие между магнитным полем и электрическим током и открыл эффект Холла, когда работал над докторской степенью в Университете Джона Хопкинса».

Когда электрическое / магнитное поле применяется к протекающему току, его направление отклоняется от прямого пути. Это может создать дифференциальный потенциал / напряжение, которое вы можете измерить как прямую зависимость между током и напряжением.

Как измерить ток с помощью платы Arduino

Плата Arduino имеет как минимум аналого-цифровой преобразователь, который «преобразует» аналоговый сигнал в цифровое число, независимо от того, какой датчик используется.Вы должны позаботиться об уровнях напряжения между выходом аналогового датчика и входом AtoD coverter. Некоторые платы Arduino, такие как UNO, имеют шину 5 вольт, поэтому максимальное выходное напряжение вашего датчика не должно превышать 5 вольт. Плата Arduino, оснащенная микроконтроллером ARM, имеет шину 3,3 В, поэтому максимальное выходное напряжение вашего датчика не должно превышать 3,3 В. Если ваш датчик передает значение своего сигнала по цифровой шине, такой как i2c или SPI, у вас возникнут проблемы с выходным напряжением датчика.

Метод простого шунтирующего резистора

Этот метод — самый первый способ измерения силы тока. Этот метод использует силу закона Ома, который гласит: ток через резистор развивает напряжение.

Вы можете рассчитать это напряжение по этой простой формуле Vshunt = Rshunt * I.

Например, если мне нужно измерить ток полной шкалы 1 А с помощью платы Arduino UNO, и я использую 5 В в качестве эталона преобразователя AtoD, мне нужен резистор:

Rshunt = Vshunt / I

в этом примере Rshunt будет 5V / 1A = 5 Ом

Вы должны проверить максимальную мощность, разрешенную вашим шунтирующим резистором.В этом примере рассеиваемая мощность составит 5 В * 1 А = 5 Вт. Я предлагаю использовать резистор номинальной мощностью не менее 10 Вт.

Подключение по Кельвину для шунтирующего тока

Когда ток становится высоким, мы должны использовать соединение Кельвина.Это соединение является просто дублированием соединения, как вы можете видеть из следующих изображений. Ошибка более низкого соединения из-за сопротивления следа печатной платы.

Этот тип подключения называется также «четырехпроводным подключением».

Дифференциальный и одиночный сенсорный усилитель тока

Измерение тока на стороне высокого и низкого уровня

Самый простой и недорогой способ измерения тока с помощью шунта — это использовать схему низкого напряжения.Этот метод вносит ошибку в путь тока из-за некоторого нежелательного сопротивления на его пути. Если вам нужно одновременно точно измерить напряжение и ток, это не лучший метод.

Микросхема для измерения тока с последовательным шунтирующим резистором

есть много микросхем, которые могут быть напрямую подключены и использоваться с аналоговым входом платы Arduino.Ниже приведены некоторые примеры.

Вы должны выбрать, какие параметры важны для вашего проекта:

• Высокая скорость
• Высокая точность / точность
• Низкая стоимость
• Какое максимальное напряжение на шине у вас
• Какой максимальный ток вы должны измерить
• Однонаправленный или двунаправленный ток (последний раз использовался для измерения батареи)
Микросхема

Max471 представляет собой двунаправленный дифференциальный усилитель измерения тока на стороне высокого напряжения со встроенным шунтирующим резистором (нет необходимости использовать внешний резистор) и очень низким током питания до 100 мкА.Вы можете контролировать как заряд, так и разряд аккумулятора. Максимальный входной ток составляет +/- 3 ампер. Выход — это аналоговый сигнал, который можно измерить с помощью аналогового входа Arduino.

Вы можете купить это перейдя по ссылке ниже:

купить модуль датчика тока MAX471 +/- 3 ампер для Arduino

Метод изолированного трансформатора только переменного тока

Вы должны использовать этот тип датчика тока, когда вам нужно быть в безопасности и изолировать его от источника переменного тока высокого напряжения.

Вход АЦП Arduino работает с напряжением постоянного тока, вместо этого переменный ток, преобразованный датчиком, является переменным, и поэтому напрямую несовместим.

Необходимо подать напряжение смещения датчика трансформатора тока. Это напряжение смещения будет составлять половину полного диапазона входного напряжения АЦП.

В случае платы Arduino UNO с опорным сигналом АЦП 5 Вольт, ваше смещение должно быть 2,5 В.

Для платы на базе Arduino ARM с опорным значением АЦП 3.3 В, напряжение смещения должно быть 1,65 В.

. Вы можете купить модуль Arduino, перейдя по ссылке ниже:

Модуль трансформатора переменного тока для платы типа Arduino

Аналоговый метод Холла с гальванической развязкой переменного / постоянного тока

Есть несколько интегральных схем с датчиком Холла для использования в приложениях для измерения гальванически развязанного тока, которые можно использовать напрямую с микроконтроллером Arduino, например платой.

С помощью этих микросхем вы можете напрямую измерять постоянный или переменный ток и измерять значение с помощью аналогового входа АЦП от платы микроконтроллера, подобной Arduino.

Вы можете напрямую измерять гальванически развязанный переменный ток в безопасном режиме или коммутируемый ток.

Широко используемый датчик на эффекте Холла в сообществе Arduino — это модуль ACS712, в состав которого входит микросхема от Allegro Microsystems, хорошо известного бренда.

Вы можете купить данный модуль по хорошей цене и у проверенного продавца перейдя по ссылке ниже:

ACS712 Датчик тока на эффекте Холла для измерения постоянного и переменного тока с гальванической развязкой

Вы можете купить модуль эффекта Холла Pololu, перейдя по ссылке ниже:

ACHS7121 датчик тока двунаправленный +/- 10 А

Метод резистивного шунтирования цифровой шины

Существуют некоторые усилители считывания тока, которые обеспечивают текущее значение непосредственно в цифровом формате через цифровую передачу через i2c или SPI.Эти фишки полезны, потому что у вас уже есть преобразованное значение без необходимости производить какие-либо вычисления.

Они оснащены преобразователем AtoD, и вам не нужно использовать аналоговый вход Arduino.

Эти микросхемы могут измерять даже напряжение и рассчитывать потребляемую мощность.

Чтобы использовать эти чипы с Arduino, вы должны использовать совместимую библиотеку.

INA219 может измерять ток и напряжение на шине и рассчитывать потребляемую вами мощность.Adafruit представила этот чип раньше и предоставила хорошо известную библиотеку для Arduino.

Вы можете найти учебник и библиотеку прямо на Adafruit или перейти по ссылке ниже:

INA219 Библиотека и руководство Arduino

Вы можете купить этот коммутационный модуль, готовый для Arduino, прямо у Adafruit, перейдя по ссылке ниже:

Купить INA219 ток +/- 3 А и датчик напряжения Макс. Коммутационная плата 26 В для Arduino

INA226 — это микросхема Ti, которая может измерять ток и напряжение с разрешением 16 бит и передавать все измеренные значения по шине i2c прямо на вашу плату Arduino без необходимости использования аналогового входа.

Перед использованием этого датчика тока необходимо установить библиотеку INA226 Arduino в среде Arduino IDE. Вы можете найти множество библиотек, перейдя по ссылке ниже:

Библиотеки GitHub для датчика тока INA226 Arduino

библиотеках Arduino IDE этот драйвер есть в своем списке. Вы должны выбрать эту библиотеку из Инструменты -> Управление библиотеками и найти INA226.

Вы можете купить готовый модуль коммутационной платы, перейдя по ссылке ниже:

купить модуль прорыва датчика тока INA226 для Arduino

INA3221 — это усилитель с тройным датчиком тока / напряжения, который предоставляет вашему Arduino готовые меры, которые вы можете получить от шины i2c. Эта микросхема полезна в системе BMS, когда у вас последовательно соединены 3 батареи.

Для использования этого модуля вам необходимо установить библиотеку Arduino. Вы можете найти его, перейдя по ссылке ниже:

INA3221 Библиотеки Arduino

Вы можете купить 3-канальный модуль усилителя считывания тока для Arduino с шиной i2c чипа Ti INA3221, перейдя по ссылке ниже:

Трехканальный датчик тока INA3221 для Arduino

У этого разрыва все 3 канала являются общими, это означает, что вы не можете использовать 3 канала в плавающей настройке.Вы можете увидеть принципиальную схему ниже.

Дифференциал Метод шунтирования на стороне высокого давления

Когда вам нужно одновременно точно измерить ток и напряжение питания, вы должны использовать дифференциальный усилитель. Если вы хотите сделать свой усилитель считывания тока высокой стороны по нулям, используйте информацию, предоставленную ранее. Используйте усилитель с низким смещением, высокоточные резисторы и попробуйте сами и получите опыт.

Вы можете найти информацию в этом TI pdf:

Использование операционного усилителя для измерения тока на стороне высокого напряжения

Конструкция цепи измерения тока на стороне высокого давления

INA169 имеет аналоговый выход, совместимый с аналоговым входом Arduino.Этот усилитель считывания тока может работать с напряжением на шине до 60 В, потребляя всего 60 мкА. Вы можете купить модуль прорыва для Arduino, перейдя по ссылке ниже:

Купите коммутационную плату INA169 для датчика тока Arduino

Коммутационная плата SparkFun дает вам возможность выбрать максимальный ток для измерения. Вы должны установить на эту плату шунтирующий резистор RS и резистор полной шкалы RL. Вы найдете всю информацию в его техническом описании, которое вы можете найти по следующей ссылке:

Лист данных INA169

, сколько времени стоит эта статья?

Это время, которое я потратил, чтобы подумать, исследовать и записать это содержание.Надеюсь, вы найдете полезную информацию.

23 окт 2020-4 ч.

24 окт 2020-6 часов

Чтобы оплатить хостинг сайта, я являюсь аффилированным лицом Amazon и должен огласить следующее предложение: «In qualità di Affiliato Amazon io risvo un guadagno dagli acquisti idonei». Я выбираю рекламировать только товары хорошего качества и проверенного продавца. Вам не будут добавлены дополнительные комиссии к вашей покупке. Я надеюсь, вы сочтете это хорошим сервисом.

Ссылки и источники

Что такое электрический ток? по Википедии

Трансформатор электрического тока по Википедии

Как работает эффект Холла, Википедия

Принципиальная схема датчика высокого напряжения до 400 В

TI как проектировать с усилителями считывания тока

Прецизионный датчик тока от ES components

Усилители для систем управления батареями HEV / EV от Power Electronic Tips

— как измерить постоянный ток с помощью Arduino?

Амперметр — это прибор, используемый для измерения тока в цепи, который измеряется в амперах.В цифровом амперметре мы измеряем напряжение на шунтирующем сопротивлении, подключенном последовательно к нагрузке; следовательно, ток через нагрузку и шунтирующий резистор одинаков. Амперметр подключается последовательно с нагрузкой, а вольтметр подключается к нагрузке. Потому что ток в цепи всегда один и тот же последовательно, а напряжение — параллельно.

Шунтирующий резистор должен иметь очень низкое сопротивление, то есть на нем не должно падать значительного напряжения.Поскольку фактический ток нагрузки меняется, если последовательно добавляется дополнительное сопротивление.

Амперметр Arduino с использованием последовательного монитора

В цепи амперметра постоянного тока Arduino аналоговый вход A0 и GND подключены к двум клеммам шунтирующего резистора R. Взяв разность напряжений между входом A0 и GND, мы можем получить напряжение на сопротивлении R. напряжения, измеренного на сопротивлении шунта, мы вычисляем ток в цепи, применяя Закон Ома, Падение напряжения на резисторе, V = IR, Затем ток, I = V / R Тогда ток в цепи равен напряжению на сопротивление шунта, разделенное на известное значение сопротивления шунта.Код — серийный дисплей

 поплавок Vacross, Iamp = 0;
const int Shunt_Res = 100;

void setup () {
  Серийный . Начало (9600);
}

void loop () {
  Vacross = analogRead (A0);
 
 Вакросс = (Вакросс * 5,0) / 1023,0;
 Iamp = (Vacross * 1000) / Shunt_Res;
 
  Серийный  .print ("Current =");
  Серийный  .print (Iamp);
  Серийный номер  .println («мА»);
 задержка (1000);
} 

Амперметр с ЖК-дисплеем

На схеме показано, как измеряется ток через светодиод с помощью амперметра постоянного тока Arduino.Светодиод, шунтирующий резистор 100 Ом и резистор 1 кОм включены последовательно, поэтому ток через них всегда имеет одинаковое значение. Тогда можно рассчитать, что ток через светодиод — это падение напряжения на шунтирующем сопротивлении 100 Ом, деленное на значение сопротивления шунта 100. I = Vacross / 100 Код — ЖК-дисплей

 #include < LiquidCrystal  .h>
float Vacross, Iamp = 0;
const int Shunt_Res = 100;
  LiquidCrystal  дисплей (12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup () {
 ЖКbegin (16, 2);
}

void loop () {
  Vacross = analogRead (A0);
 
 Вакросс = (Вакросс * 5,0) / 1023,0;
 Iamp = (Vacross * 1000) / Shunt_Res;
 
 lcd.setCursor (8, 0);
 lcd.print ("Текущий =");
 lcd.print (Iamp);
 lcd.print («мА»);
 задержка (1000);
} 

Разрешение измеренного значения тока можно регулировать, изменяя номинал шунтирующего резистора. Для измерения нагрузок с низким сопротивлением, то есть с большим током, значение шунтирующего резистора может быть выбрано низким.И если сопротивление нагрузки высокое, означает небольшой ток, то требуется шунтирующий резистор с более высоким сопротивлением, чтобы получить минимальное падение напряжения для измерения. Регулируя этот диапазон измерения, прибор может измерять ток в широком диапазоне ампер. Максимальное входное напряжение вывода Arduino составляет 5 В. Следует учитывать, что падение напряжения на выводе аналогового входа никогда не превышает 5 В.

В приведенных выше схемах вы можете обнаружить, что напряжение на аналоговом входе A0 и GND всегда будет ниже 5 В для внешнего источника питания 9 В.Потому что значение напряжения более 4 В однозначно падает на резисторе 1 кОм и светодиоде. Следовательно, напряжение на A0 не падает выше 5 В. В целях безопасности к резистору можно добавить дополнительный стабилитрон на 5 В для обхода любого напряжения выше 5 В. Даже при том, что не рекомендуется падать напряжение 5 В на шунте, потому что падение на нем всегда должно быть как можно меньше. То есть он не вызывает никакого сопротивления или падения напряжения в цепи. Также примите во внимание номинальную мощность резистора, чтобы ток в цепи не превышал его максимальный номинальный ток.

Измерение тока регистратора данных Arduino

Турбины, которые я делал, довольно маленькие и поэтому имеют ограниченную мощность. До сих пор использовался цифровой мультиметр на 10 А, так что это будет верхний предел диапазона, который мне понадобится. При разрешении АЦП Arduino от 0 до 1023 это даст мне шаг примерно в 10 мА.

Казалось, есть два возможных метода преобразования тока в диапазон 0-5 В для АЦП Arduino.

1. Измерение падения напряжения на шунтирующем резисторе последовательно с проводкой к батарее.Я стремился минимизировать сопротивление в цепи, чтобы шунтирующий резистор был небольшим. Это означало бы, что разность напряжений должна быть усилена, чтобы обеспечить полный диапазон АЦП Arduino. Я также хотел максимально изолировать Arduino от цепи зарядки, и для этого потребовалось бы прямая связь.
2. Датчик измерения тока на эффекте Холла. Это даст дополнительное преимущество в виде полной изоляции цепи зарядки турбины от Arduino. Казалось, что есть несколько доступных опций, но после того, как компоненты для поверхностного монтажа были отброшены (слишком малы для моей паяльной способности) продукты, предназначенные для больших токов.

В конце концов, я решил попробовать датчик на эффекте Холла с операционным усилителем Rail-to-Rail для увеличения сигнала. до 5В. Операционный усилитель Rail-to-Rail имеет постоянное усиление почти во всем диапазоне 0-5 В, что позволяет максимальное разрешение на АЦП. Основные используемые компоненты:

Полная принципиальная схема:

• Подстроечный резистор (P1) позволяет регулировать усиление усилителя. Коэффициент усиления определяется как R2 / (R1 + P1) что в данном случае дает диапазон от 33 до 1.5 в зависимости от значения P1.
• Подстроечный потенциометр (p2) на делителе напряжения позволяет регулировать положение нулевого тока.

Калибровка

На практике довольно просто начать сбор с АЦП, отрегулируйте коэффициент усиления до подходящего диапазона с помощью пропустить через датчик испытательный ток постоянного тока, а затем отрегулировать потенциометр, чтобы ток не протекал, чтобы показания АЦП находятся в верхней части диапазона (например, ~ 1000). Чтобы проверить линейность выходного сигнала, я пропустил через датчик различные токи и построил соответствующий АЦП. показания при максимальном усилении.Калибровку можно выполнить, сняв несколько показаний и введя их в таблицу и используя уравнение линии тренда или просто вычисляя уравнение линии через два известные токи на обоих концах шкалы.

• Одна вещь, которая меня поразила изначально, заключалась в том, что я забыл, что ток не ровный, а выпрямленный. (в данном случае однофазный). Пиковый ток будет √2 = 1,4 раза больше среднего тока, поэтому диапазон в приведенный выше случай будет ограничен 3.6 / √2 = 2,5 А. Я ожидал бы, что трехфазный генератор будет намного более плавным. выход.
• Показания АЦП со временем и при использовании менялись. Это была небольшая сумма и более очевидна, если выигрыш был высоким. Я попытался пропустить через датчик эффекта Холла обратный ток, и это вернуло нулевую точку к ней. исходное положение. Это было скорее досадой, чем серьезной неточностью, так как регистратор указывал бы на небольшой ток. и мощность вместо нуля. Я попытался настроить потенциометр P2 на ноль выхода, но это слишком грубо, чтобы отрегулируйте точно.В конце концов, я периодически менял программную калибровку, чтобы сбросить нулевое положение.
• Измеряемый ток является выпрямленным переменным, а не плавным постоянным. Программное обеспечение Arduino должно измерять напряжение несколько раз за каждый цикл, чтобы правильно рассчитать среднее значение.

с Arduino

Мониторинг протекания тока в устройстве с помощью устройства с питанием от сети — это просто сложная задача.Поскольку непрерывный мониторинг потока тока с помощью цепи создает изоляцию тока в целевом устройстве, поэтому нам нужно измерять ток, не влияя на целевое устройство.


Мы измеряем ток в цепи для расчета нескольких спецификаций, для разработчика электроники важно измерять и регистрировать текущий уровень по времени, иногда мультиметр с точностью измерения тока помогает нам измерить то же самое. . Если вы ищете схему датчика тока сети с регистрацией данных, то эта статья поможет вам лучше.

Популярным и простым методом измерения тока является измерение тока на эффекте Холла.

Что такое эффект Холла?

Когда проводник с током помещался в магнитное поле, генерировалось напряжение, пропорциональное полю. Это известно как эффект Холла.

Датчик тока на эффекте Холла ACS712

ACS712 от Allegro предоставляет точные решения для измерения переменного или постоянного тока, которые подходят для промышленных, коммерческих и коммуникационных систем.Комплектация устройства позволяет легко реализовать его заказчику. Типичные приложения включают управление двигателем, обнаружение и управление нагрузкой, импульсные источники питания и защиту от перегрузки по току. Устройство не предназначено для автомобильного применения. Устройство состоит из точной, линейной цепи Холла с малым смещением и медным проводящим каналом, расположенным вблизи поверхности кристалла.

Приложенный ток, протекающий через этот медный проводящий путь, создает магнитное поле, которое ИС Холла преобразует в пропорциональное напряжение.Точность устройства оптимизируется за счет непосредственной близости магнитного сигнала к датчику Холла. Точное, пропорциональное напряжение обеспечивается стабилизированной прерывателем BiCMOS Hall IC с низким смещением, которая запрограммирована на точность (acs712-datasheet).

Характеристики

▪ Тракт аналогового сигнала с низким уровнем шума
▪ Полоса пропускания устройства устанавливается с помощью нового вывода ФИЛЬТР
▪ Время нарастания выходного сигнала 5 мкс в ответ на ступенчатый входной ток
▪ Полоса пропускания 80 кГц
▪ Общая ошибка выхода 1.5% при TA = 25 ° C
▪ Компактный, низкопрофильный корпус SOIC8
▪ Внутреннее сопротивление проводника 1,2 мОм
▪ Минимальное напряжение изоляции 2,1 кВ (среднекв.
▪ Выходная чувствительность от 66 до 185 мВ / А.
▪ Выходное напряжение пропорционально переменному или постоянному току.

Блок-схема ACS 712

Как это работает?

Здесь микросхема датчика тока ACS712 размещена в коммутационной плате и подключается к целевой нагрузке считывания тока и микроконтроллеру.Датчик определяет ток, протекающий через контакты IP + и IP- ( Resistance Current Conductor ), он создает эффект Холла, а затем пропорциональное выходное напряжение, снимаемое с контакта 7 (VIOUT) ACS712. Его можно напрямую подавать на микроконтроллеры. Аналоговый входной вывод после фильтров.

Усилитель дифференциального тока

Эта конфигурация увеличивает коэффициент усиления до 610 мВ / А. Для выхода переменного тока эта схема дифференциального усилителя помогает обеспечить установившееся состояние Vout.Это типичная схема приложения из таблицы данных.

Взаимодействие Arduino и ACS712-Hookup

Согласно примечаниям по применению, датчик тока холла подключен к целевой нагрузке, а выходной сигнал подключен к хорошо известному Arduino A0 (аналоговый входной контакт 0). Этот разрыв датчика потребляет питание от источника питания Arduino (+5 и GND). После завершения настройки загрузите следующий код Arduino для измерения текущего потока в нагрузку.

Код Arduino для измерения постоянного тока

 void setup () {
 
  Серийный .begin (9600);
}
 
void loop () {
 
 среднее значение с плавающей запятой = 0;
 for (int i = 0; i <1000; i ++) {
 среднее = среднее + (0,0264 * analogRead (A0) -13,51) / 1000;
 
 // Режим 5A, если режим 20A или 30A, необходимо изменить эту формулу на
 //(.19 * analogRead (A0) -25) для режима 20А и
 //(.044 * analogRead (A0) -3.78) для режима 30A
 
 задержка (1);
 }
  Серийный  .println (средний);
}

 

Код Arduino для измерения переменного тока

 #define CURRENT_SENSOR A0 // Определить аналоговый входной контакт, к которому подключен датчик
 
floatampitude_current; // Плавающий ток амплитуды
float effective_value; // Плавающий эффективный ток
 
установка void ()
{
  Серийный .begin (9600);
 pins_init ();
}
пустой цикл ()
{
 int sensor_max;
 sensor_max = getMaxValue ();
  Серийный номер  .print ("sensor_max =");
  Серийный  .println (sensor_max);
 
 // VCC на интерфейсе Arduino датчика составляет 5 В
 
 ampitude_current = (float) (sensor_max-512) / 1024 * 5/185 * 1000000; // для режима 5A вам нужно изменить это на режим 20 A и 30A;
 эффективное_значение = амплитудный_ток / 1,414;
 
 // для минимального тока = 1/1024 * 5/185 * 1000000/1.414 = 18,7 (мА)
 // Только синусоидальный переменный ток
 
  Serial  .println («Амплитуда тока (в мА)»);
  Серийный номер  .println (ampitude_current, 1);
 
 // Только одно число после десятичной точки
 
  Serial  .println («Действующее значение тока (в мА)»);
  Серийный номер  .println (эффективное_значение, 1);
}
void pins_init ()
{
 pinMode (CURRENT_SENSOR, INPUT);
}
/ * Функция: выборка для 1000 мс и получение максимального значения с вывода S * /
 
интервал getMaxValue ()
{
 int sensorValue; // значение, считываемое с датчика
 int sensorMax = 0;
 uint32_t start_time = миллис ();
 while ((millis () - start_time) <1000) // выборка для 1000 мс
 {
 sensorValue = analogRead (CURRENT_SENSOR);
 если (sensorValue> sensorMax)
 {
 / * записываем максимальное значение датчика * /
 
 sensorMax = sensorValue;
 }
 }
 датчик возврата Макс;
}

 

Предупреждение: нескольких миллиампер достаточно, чтобы повредить человеку. Будьте осторожны при измерении силы тока.

Построение плоттера IV на основе Arduino Nano — Измерение тока с помощью Arduino

Ома не требует токового шунта.

_{Создание плоттера для анализа крови на основе Arduino Nano — содержание}

Arduino Nano имеет восемь аналого-цифровых преобразователей (АЦП) для измерения напряжения, но ничего специально для измерения тока.

Конечно, в этом нет необходимости.

Вольтметр и известное сопротивление — это все, что нужно для измерения тока.

Любая транзисторная схема включает резисторы для ограничения тока через устройство. Поскольку сопротивления известны, все, что вам нужно измерить, — это напряжения. Примените небольшую математику с помощью закона Ома к известным сопротивлениям и измеренным напряжениям, и вы получите ток.

Ома гласит, что произведение тока и сопротивления дает напряжение.

Где:

1. $ E $ — напряжение в вольтах
2. $ I $ — ток в амперах
3. $ R $ — сопротивление в Ом

На странице Википедии V используется для обозначения напряжения.Я узнал закон Ома так давно, что они все еще использовали E (для «электродвижущей силы»). Тогда мы действительно измеряли ее в вольтах, мы просто использовали символ E в уравнениях.

Вы можете заметить, что закон Ома, как указано, говорит вам напряжение, заданные ток и сопротивление. Ну, это просто математика. Если вы пережили алгебру в средней школе, значит, вы знаете, как переставить такое простое уравнение, чтобы выделить любую желаемую переменную.

Нам нужен ток из напряжения и сопротивления, поэтому мы можем переформулировать закон Ома следующим образом:

Схема оригинальной, простой версии трассировщика ИВ выглядела так:

Мне нужно было напряжение на V1 (напряжение смещения) и ток через базу транзистора.

R2 включен последовательно с базой Q1, поэтому ток через R2 и ток через базу Q1 должны быть одинаковыми.

Напряжение на R2 — это просто разница между V1 и V2, поэтому ток через базу можно рассчитать по следующему уравнению:

Если я расширю схему, чтобы измерить все необходимые напряжения и токи для двухпереходного датчика IV, схема будет выглядеть так:

Точка 5 В не измеряется.Arduino использует источник питания 5 В в качестве эталона для АЦП. Измерение 5 В всегда будет возвращать 5 В, потому что они по определению одинаковы.

Дополнительная схема приводит к этому уравнению для тока коллектора Q1:

Программа Arduino фактически измеряет только V1, V2 и V3 и отправляет их на ПК. Программа для ПК имеет значения резисторов и выполняет все вычисления.

Значения, которые я использовал для резисторов, были косвенно продиктованы частотой широтно-импульсной модуляции, которую я использую для генерации напряжения смещения.

Я использовал 100 Ом для R1, потому что выходы Arduino не могут передавать большие токи. При 5 В и при полностью разряженном C1 выход ШИМ должен будет выдавать максимум 50 мА. Это строго выше указанных пределов ATMega 328P, но импульсы очень короткие, когда C1 пустой, поэтому общая энергия достаточно мала, чтобы не причинить никакого вреда.

Я выбрал C1 на глаз (большой, но не слишком большой), затем проверил, что сформированная им частота среза и R1 намного ниже, чем сигнал ШИМ 10 кГц.Частота среза 159 Гц всего на 6 октав ниже ШИМ-сигнала 10 кГц. Фильтр примерно вдвое уменьшает высоту импульса для каждой октавы, поэтому он имеет промежуточное ослабление частоты ШИМ около 18 дБ. Он ослабляет импульсы с частотой 10 кГц примерно до 1/10 их первоначальной высоты.

Из R1 следует R2. R2 должен быть намного больше, чем R1, иначе напряжение смещения не приблизится к максимуму 5 В. Я выбрал R2 равным 1000 Ом — это в десять раз больше R1. Это сохраняет нагрузку на R1 достаточно низкой, чтобы напряжение смещения доходило до 4.5В при максимальном рабочем цикле.

R3 — это просто дубликат R2 по той же причине, что у меня в руках были резисторы 1 кОм, и я не мог придумать конкретную причину, по которой резистор коллектора мог бы иметь другое значение.

Итак, вот оно. Как измерить ток с помощью Arduino Nano и почему я выбрал значения компонентов, которые использовал в трассировщике IV.

Да, рассуждения о законе Ома — старая шляпа для любого, кто изучал электронику.

Я полагаю, однако, что любой, кто создаст копию этого трассировщика IV, будет новичком, ищущим простую в сборке схему.Я включил предысторию, потому что считаю, что не объяснять новичкам — плохая услуга. «Построй это. Ой! Оно работает! Почему?» Мое объяснение может быть не лучшим, но, по крайней мере, в нем есть ключевые слова, которые можно использовать для поиска лучших описаний.

_{Создание плоттера для анализа крови на основе Arduino Nano — содержание}

20a_current_sensor_sku_sen0214-DFRobot

• ДОМ
• СООБЩЕСТВО
• ФОРУМ
• БЛОГ
• ОБРАЗОВАНИЕ