Circuit d'amperímetre digital mitjançant microcontrolador pic i acs712

Mesurar el voltatge i el corrent sempre serà útil durant la fabricació o la depuració de qualsevol sistema elèctric. En aquest projecte fabricarem el nostre propi amperímetre digital mitjançant microcontrolador PIC16F877A i sensor de corrent ACS712-5A. Aquest projecte pot mesurar tant corrent CA com CC amb un rang de 0-30A amb una precisió de 0,3A. Amb poques modificacions al codi, també podeu utilitzar aquest circuit per mesurar fins a 30A. Comencem, doncs, !!!

Materials necessaris:

PIC16F877A
Regulador de voltatge 7805
Sensor de corrent ACS712
Pantalla LCD de 16 * 2
Una caixa de connexions i càrrega (només per fer proves)
Connexió de cables
Condensadors
Taula de pa.
Font d'alimentació - 12V

Funcionament del sensor de corrent ACS712:

Abans de començar a construir el projecte, és molt important per a nosaltres entendre el funcionament del sensor de corrent ACS712, ja que és el component clau del projecte. Mesurar el corrent, especialment el corrent altern, sempre és una tasca difícil a causa del soroll unit a un problema d’aïllament incorrecte, etc. Però, amb l’ajut d’aquest mòdul ACS712 que va ser dissenyat per Allegro, les coses s’han tornat molt més fàcils.

Aquest mòdul funciona sobre el principi de l'efecte Hall, que va ser descobert pel Dr. Edwin Hall. Segons el seu principi, quan un conductor de transport de corrent es col·loca en un camp magnètic, es genera una tensió a través de les seves vores perpendiculars a les direccions del corrent i del camp magnètic. No aprofundim massa en el concepte, sinó que, simplement, fem servir un sensor de sala per mesurar el camp magnètic al voltant d’un conductor que transporta corrent. Aquesta mesura serà en termes de milivolts que anomenem voltatge corredor. Aquest voltatge mesurat és proporcional al corrent que circulava pel conductor.

L’avantatge principal d’utilitzar el sensor de corrent ACS712 és que pot mesurar tant corrent CA com CC i també proporciona aïllament entre la càrrega (càrrega CA / CC) i la unitat de mesura (part del microcontrolador). Com es mostra a la imatge, tenim tres pins al mòdul que són Vcc, Vout i Ground respectivament.

El bloc de terminals de 2 pins és per on s’ha de passar el fil conductor de corrent. El mòdul funciona a + 5V, de manera que el Vcc hauria d’estar alimentat per 5V i la terra hauria d’estar connectada a terra del sistema. El pin Vout té una tensió de desplaçament de 2500 mV, és a dir, quan no hi ha corrent que flueix pel cable, la tensió de sortida serà de 2500 mV i, quan el corrent que flueixi sigui positiu, la tensió serà superior a 2500 mV i quan el corrent que flueixi sigui negatiu, la tensió serà inferior a 2500mV.

Utilitzarem el mòdul ADC del microcontrolador PIC per llegir la tensió de sortida (Vout) del mòdul, que serà 512 (2500mV) quan no hi hagi corrent a través del cable. Aquest valor es reduirà a mesura que el corrent flueixi en direcció negativa i augmentarà a mesura que el corrent flueixi en direcció positiva. La taula següent us ajudarà a comprendre com la tensió de sortida i el valor ADC varien en funció del corrent que circula pel cable.

Aquests valors es van calcular basant-se en la informació proporcionada al full de dades de ACS712. També podeu calcular-les mitjançant les fórmules següents:

Voltatge de Vout (mV) = (valor ADC / 1023) * 5000 corrent a través del cable (A) = (Vout (mv) -2500) / 185

Ara, ja sabem com funciona el sensor ACS712 i què en podríem esperar. Passem al diagrama del circuit.

Esquema de connexions:

A la imatge següent es mostra el diagrama complet del circuit d’aquest Projecte Amperímetre Digital.

El circuit complet del mesurador de corrent digital funciona a + 5V regulat per un regulador de voltatge 7805. Hem utilitzat una pantalla LCD de 16X2 per mostrar el valor del corrent. El pin de sortida del corrent de l'sensor (Vout) està connectat a la 7 ^º pin de la PIC que és el AN4 per llegir la tensió analògica.

A més, la connexió de pin del PIC es mostra a la taula següent

S. No:	Número de pin	Nom del pin	Connectat a
1	21	RD2	RS de LCD
2	22	RD3	E de pantalla LCD
3	27	RD4	D4 de pantalla LCD
4	28	RD5	D5 de pantalla LCD
5	29	RD6	D6 de pantalla LCD
6	30	RD7	D7 de pantalla LCD
7	7	AN4	Vout de Sesnor actual

Podeu construir aquest circuit d’amperímetre digital en una taula de treball o utilitzar una placa de perf. Si heu seguit els tutorials PIC, també podeu reutilitzar el maquinari que hem utilitzat per aprendre microcontroladors PIC. Aquí hem utilitzat la mateixa placa perfecta que hem creat per a parpellejar LED amb microcontrolador PIC, com es mostra a continuació:

Nota: No és obligatori que construïu aquesta placa, simplement seguiu el diagrama del circuit i construïu-la en una placa de pa i utilitzeu qualsevol kit de dumper per bolcar el programa al microcontrolador PIC.

Simulació:

Aquest circuit de mesurador de corrent també es pot simular mitjançant Proteus abans de procedir realment amb el vostre maquinari. Assigneu el fitxer hexadecimal del codi donat al final d’aquest tutorial i feu clic al botó de reproducció. Haureu de poder notar l’actualitat a la pantalla LCD. He utilitzat una làmpada com a càrrega de CA. Podeu variar la resistència interna de la làmpada fent-hi clic per variar el corrent que hi circula.

Com podeu veure a la imatge anterior, l’amperímetre mostra el corrent real que circula per la làmpada, que és d’uns 3,52 A i la pantalla LCD mostra que el corrent és d’uns 3,6A. Tanmateix, en el cas pràctic, podem obtenir un error de fins a 0,2A. El valor i el voltatge ADC en (mV) també es mostren a la pantalla LCD per a la vostra comprensió.

Programació del microcontrolador PIC:

Com s’ha dit anteriorment, el codi complet es pot trobar al final d’aquest article. El codi s’explica per si mateix amb línies de comentari i només implica el concepte d’interfaçar una pantalla LCD amb el microcontrolador PIC i utilitzar el mòdul ADC al microcontrolador PIC que ja hem tractat en els nostres tutorials anteriors d’aprenentatge de microcontroladors PIC.

El valor llegit del sensor no serà precís ja que el corrent és altern i també està sotmès a sorolls. Per tant, llegim el valor ADC per 20 vegades i el fem mitjà per obtenir el valor actual adequat tal com es mostra al codi següent.

Hem utilitzat les mateixes fórmules que s’han explicat anteriorment per calcular el voltatge i el valor de corrent.

for (int i = 0; i <20; i ++) // Llegir el valor de 20 vegades {adc = 0; adc = ADC_Read (4); // Llegir tensió ADC = adc * 4.8828; // Calculeu la tensió si (Voltatge> = 2500) // Si el corrent és positiu Amperis + = ((Voltatge-2500) / 18,5); else if (Voltage <= 2500) // Si el corrent és negatiu Amps + = ((2500-Voltage) /18,5); } Amplificadors / = 20; // Mitjana del valor que es va llegir durant 20 vegades

Com que aquest projecte també pot llegir corrent altern, el flux actual també serà negatiu i positiu. És a dir, el valor de la tensió de sortida serà superior i inferior a 2500mV. Per tant, tal com es mostra a continuació, canviem les fórmules del corrent negatiu i positiu de manera que no obtinguem valor negatiu.

si (Voltatge> = 2500) // Si el corrent és positiu Amperes + = ((Voltatge-2500) / 18,5); else if (Voltage <= 2500) // Si el corrent és negatiu Amps + = ((2500-Voltage) /18,5);

Utilitzant un sensor de corrent de 30A:

Si necessiteu mesurar més de 5A de corrent, simplement podeu comprar un mòdul ACS712-30A i connectar-lo de la mateixa manera i canviar la línia de codi següent substituint 18,5 per 0,66, tal com es mostra a continuació:

si (Voltatge> = 2500) // Si el corrent és positiu Amperes + = ((Voltatge-2500) /0,66); else if (Voltage <= 2500) // Si el corrent és negatiu Amps + = ((2500-Voltage) /0,66);

Comproveu també l’amperímetre de 100 mA mitjançant el microcontrolador AVR si voleu mesurar el corrent baix.

Treball:

Un cop hàgiu programat el microcontrolador PIC i hàgiu preparat el vostre maquinari. Simplement engegueu la càrrega i el microcontrolador PIC per poder veure el corrent que passa pel cable que es mostra a la pantalla LCD.

NOTA: SI utilitzeu un mòdul ASC7125A, assegureu-vos que la vostra càrrega no consumeixi més de 5A, també utilitzeu cables de calibre superior per als conductors de transport de corrent.

El funcionament complet del projecte d'amperímetre basat en microcontroladors PIC es mostra al vídeo següent. Espero que el projecte funcioni i us agradi fer-lo. Si teniu cap dubte, podeu escriure-los a la secció de comentaris de sota o publicar-los als nostres fòrums.