جریان سنج غیر تماسی را خودتان انجام دهید. سنسور AC اندازه کوچک. مخاطبین برای اتصال یک حلقه سه سیم
مبدل جریان وسیله ای است که می تواند جایگزین ترانسفورماتورهای جریان و شنت های مورد استفاده امروزی شود. برای کنترل و اندازه گیری استفاده می شود و یک راه حل مهندسی عالی است. طراحی دستگاه مطابق با روش های مدرن اجرای فنی تجهیزات و راه هایی برای اطمینان از تطبیق پذیری، راحتی و قابلیت اطمینان سیستم ساخته شده است. به همین دلیل است که مبدل های اندازه گیری توسعه یافته توسط یک سازنده روسی هر ساله تقاضای زیادی دارند. طیف وسیعی از تغییرات ممکن مشتریان را خشنود می کند، زیرا به شما امکان می دهد مناسب ترین راه حل را انتخاب کنید و در عین حال بیش از حد پرداخت نکنید.
مبدل های جریان چیست؟
ویژگی اصلی مبدل اندازه گیری جریان، تطبیق پذیری آن است. هم جریان مستقیم و هم جریان پالسی و متناوب را می توان به ورودی دستگاه اعمال کرد. برای امکان پذیر ساختن این تطبیق پذیری، سازندگان دستگاهی را بر اساس اصل هال توسعه داده اند. مبدل یک مدار کوچک ساخته شده بر روی نیمه هادی ها را پیاده سازی می کند. با کمک آن، مقدار و جهت میدان مغناطیسی جریان اعمال شده به ورودی دستگاه تعیین می شود. بنابراین مبدل جریان اثر هال یک دستگاه منحصر به فرد با کارایی و کارایی بالا است.
این دستگاه به شکل یک محفظه با سوراخ ساخته شده است که از آن یک هادی حامل جریان عبور می کند. منبع تغذیه مدار الکترونیکی مبدل از شبکه اصلی با ولتاژ DC برابر با 15 ولت انجام می شود. جریانی در خروجی دستگاه ظاهر می شود که در مقدار، جهت و زمان متناسب با جریان ورودی تغییر می کند. در این مورد، مبدل اندازه گیری جریان بر اساس اثر هال را می توان نه تنها با یک سوراخ برای خروجی هادی های حامل جریان، بلکه به شکل دستگاهی که برای نصب در قطع مدار در نظر گرفته شده است.
ویژگی های طراحی مبدل های اندازه گیری جریان
مبدل اندازه گیری جریان غیر تماسی با جداسازی گالوانیکی بین مدار کنترل و مدار قدرت ساخته شده است. مبدل از یک مدار مغناطیسی، یک سیم پیچ جبرانی و یک دستگاه هال تشکیل شده است. هنگامی که جریان از لاستیک ها عبور می کند، القایی در مدار مغناطیسی القا می شود، در حالی که دستگاه هال ولتاژی تولید می کند که با تغییر القای القایی تغییر می کند. سیگنال خروجی به ورودی یک تقویت کننده الکترونیکی تغذیه می شود و سپس به سیم پیچ جبران می رود. در نتیجه، جریانی از سیم پیچ جبرانی عبور می کند که با جریان ورودی متناسب است، در حالی که شکل جریان اولیه کاملاً تکرار می شود. در واقع مبدل جریان و ولتاژ است.
مبدل اندازه گیری جریان AC غیر تماسی
اغلب، مصرف کنندگان سنسورهای جریان و ولتاژ را برای شبکه های برق سه فاز AC خریداری می کنند. بنابراین، سازندگان به طور ویژه مبدل های اندازه گیری PIT-___-T را با وسایل الکترونیکی ساده تر و بر این اساس، قیمت پایین توسعه داده اند. عملکرد دستگاه ها می تواند در دماهای مختلف، در محدوده فرکانس 20 تا 10 کیلوهرتز انجام شود. در عین حال، مصرف کنندگان این فرصت را دارند که نوع سیگنال خروجی را از مبدل انتخاب کنند - ولتاژ یا جریان. مبدل های جریان غیر تماسی برای نصب بر روی یک شینه گرد یا تخت ساخته می شوند. این به طور قابل توجهی دامنه این تجهیزات را گسترش می دهد و آن را در بازسازی پست های با ظرفیت های مختلف مرتبط می کند.
برای تنظیم منبع تغذیه گاراژ، دانستن جریان مصرف شده توسط یک یا دستگاه دیگر موجود در این شبکه بسیار راحت است. طیف وسیعی از این دستگاه ها بسیار گسترده است و دائماً در حال افزایش است: مته، تراش، آسیاب، بخاری، دستگاه جوش، حافظه، سشوار صنعتی و بسیاری موارد دیگر ....
برای اندازه گیری جریان متناوب، همانطور که شناخته شده است، به عنوان یک سنسور جریان، به عنوان یک قاعده، از ترانسفورماتور جریان استفاده می شود. این ترانسفورماتور، به طور کلی، شبیه به یک پله معمولی است که روشن می شود، همانطور که بود، "برعکس"، یعنی. سیم پیچ اولیه آن یک یا چند چرخش (یا یک شینه) است که از هسته عبور می کند - یک مدار مغناطیسی، و ثانویه یک سیم پیچ با تعداد زیادی پیچ از یک سیم نازک واقع در همان مدار مغناطیسی است (شکل 1).
با این حال، ترانسفورماتورهای جریان صنعتی بسیار گران، حجیم و اغلب برای اندازه گیری صدها آمپر طراحی شده اند. ترانسفورماتور جریان طراحی شده برای محدوده یک شبکه خانگی به ندرت در فروش دیده می شود. به همین دلیل است که ایده استفاده از رله DC / AC الکترومغناطیسی برای این منظور، بدون استفاده از گروه تماس چنین رله ای متولد شد. در واقع، هر رله قبلاً حاوی یک سیم پیچ با تعداد زیادی دور سیم نازک است و تنها چیزی که برای تبدیل آن به ترانسفورماتور لازم است، ارائه یک مدار مغناطیسی در اطراف سیم پیچ با حداقل فاصله هوا است. علاوه بر این، البته چنین طراحی به فضای کافی برای عبور سیم پیچ اولیه نیاز دارد که نشان دهنده شبکه ورودی است.تصویر چنین سنسوری را نشان می دهد که از یک رله نوع RES22 برای 24 ولت DC ساخته شده است. این رله دارای سیم پیچی با مقاومت تقریبی 650 اهم است. به احتمال زیاد، بسیاری از انواع دیگر رله ها، از جمله بقایای استارترهای مغناطیسی معیوب و غیره، می توانند کاربردهای مشابهی پیدا کنند. برای اطمینان از مدار مغناطیسی، آرمیچر رله به طور مکانیکی در حداکثر نزدیک شدن به هسته مسدود می شود. به نظر می رسد رله همیشه روشن است. سپس یک چرخش سیم پیچ اولیه در اطراف سیم پیچ ایجاد می شود (در تصویر یک سیم آبی سه گانه است).
در واقع، در این سنسور جریان آماده است، بدون سر و صدا بیش از حد با سیم پیچ سیم بر روی سیم پیچ. البته، سخت است که این دستگاه را به عنوان یک ترانسفورماتور تمام عیار هم با توجه به سطح مقطع کوچک مدار مغناطیسی تازه به دست آمده و هم احتمالاً با توجه به تفاوت ویژگی های مغناطیسی آن از حالت ایده آل در نظر بگیریم. یکی با این حال، به نظر می رسد که همه اینها از اهمیت کمتری برخوردار است زیرا ما به حداقل توان چنین "ترانسفورماتور" نیاز داریم و فقط برای اطمینان از انحراف متناسب (ترجیحاً خطی) نشانگر اشاره گر سیستم مغناطیسی الکتریکی بسته به میزان لازم است. جریان در سیم پیچ اولیه
یک مدار ممکن برای جفت کردن سنسور جریان با چنین نشانگر در نمودار نشان داده شده است (شکل 2). بسیار ساده است و شبیه مدار گیرنده آشکارساز است. دیود یکسو کننده (D9B) ژرمانیوم است و به دلیل کوچک بودن افت ولتاژ در آن (حدود 0.3 ولت) انتخاب شده است. آستانه حداقل مقدار جریانی که این سنسور قادر به تعیین آن است به این پارامتر دیود بستگی دارد. در این راستا برای این کار بهتر است از دیودهای به اصطلاح آشکارساز با افت ولتاژ کوچک استفاده کنید، به عنوان مثال GD507 و مانند آن. یک جفت دیود سیلیکونی kd521v به منظور محافظت از دستگاه اشاره گر در برابر اضافه بار نصب شده است، که با نوسانات قابل توجه جریان ناشی از اتصال کوتاه در شبکه، روشن کردن ترانسفورماتورهای قدرتمند یا جوشکار امکان پذیر است. این یک رویکرد بسیار رایج در چنین مواردی است. لازم به ذکر است که چنین مدار ساده ای این عیب را دارد که مطلقاً نمی تواند بار را به شکل یک جریان یک قطبی مانند بخاری یا عنصر گرمایش متصل از طریق یک دیود یکسو کننده "دید" کند. در این موارد، مدار تا حدودی "پیچیده" استفاده می شود، به عنوان مثال، به شکل یکسوساز دو برابر شدن ولتاژ (شکل 3).
سلام به همه!
شاید بهتر باشد خودم را کمی معرفی کنم - من یک مهندس مدار معمولی هستم که به برنامه نویسی و برخی از زمینه های دیگر الکترونیک نیز علاقه مند است: DSP، FPGA، ارتباطات رادیویی و برخی دیگر. اخیراً در گیرنده های SDR غوطه ور شده ام. در ابتدا می خواستم اولین مقاله خود را (امیدوارم آخرین مقاله نباشد) به موضوع جدی تری اختصاص دهم، اما برای بسیاری این مقاله صرفاً خواندن خواهد شد و مفید نخواهد بود. بنابراین موضوع انتخاب شده بسیار تخصصی و منحصرا کاربردی است. همچنین می خواهم توجه داشته باشم که احتمالاً تمام مقالات و سؤالات موجود در آنها بیشتر توسط یک مهندس مدار بررسی می شود و نه برنامه نویس یا هر کس دیگری. خوب - بریم!
چندی پیش به من دستور طراحی "سیستم نظارت بر منبع تغذیه یک ساختمان مسکونی" داده شد، مشتری در حال ساخت خانه های روستایی است، بنابراین ممکن است برخی از شما قبلاً دستگاه من را دیده باشید. این دستگاه جریان‌های مصرفی را در هر فاز و ولتاژ ورودی اندازه‌گیری می‌کرد و همزمان داده‌ها را از طریق کانال رادیویی به سیستم خانه هوشمند از قبل نصب‌شده ارسال می‌کرد + توانست استارت را در ورودی خانه کاهش دهد. اما گفتگوی امروز در مورد او نخواهد بود، بلکه در مورد جزء کوچک، اما بسیار مهم او - سنسور فعلی است. و همانطور که قبلاً از عنوان مقاله فهمیدید ، اینها حسگرهای جریان "غیر تماسی" از Allegro هستند - ACS758-100.
________________________________________________________________________________________________________________________
شما می توانید دیتاشیت را روی سنسوری که در مورد آن صحبت خواهم کرد، مشاهده کنید. همانطور که ممکن است حدس بزنید، عدد "100" در انتهای علامت گذاری حداکثر جریانی است که سنسور می تواند اندازه گیری کند. صادقانه بگویم - من در این مورد تردید دارم، به نظر می رسد که نتیجه گیری به سادگی نمی تواند برای مدت طولانی 200A مقاومت کند، اگرچه برای اندازه گیری جریان هجومی کاملاً مناسب است. در دستگاه من یک سنسور 100 آمپری بدون مشکل دائماً حداقل 35 آمپر از خود عبور می کند + پیک مصرف تا 60 آمپر وجود دارد.
شکل 1 - ظاهر سنسور ACS758-100 (50/200)
قبل از اینکه به قسمت اصلی مقاله بپردازم، پیشنهاد می کنم با دو منبع آشنا شوید. اگر دانش اولیه ای از الکترونیک دارید، آنها اضافی خواهند بود و به راحتی از این پاراگراف صرف نظر کنید. برای بقیه، من به شما توصیه می کنم برای توسعه و درک کلی به ادامه مطلب بروید:
1) جلوه هال. پدیده و اصل عملکرد
2) سنسورهای جریان مدرن
________________________________________________________________________________________________________________________
خوب، بیایید با مهمترین آنها، یعنی برچسب زدن شروع کنیم. من قطعات را در 90٪ موارد در www.digikey.com خریداری می کنم. قطعات در 5-6 روز به روسیه می رسند، سایت همه چیز دارد، همچنین یک جستجوی پارامتریک و مستندات بسیار راحت وجود دارد. بنابراین لیست کامل سنسورهای خانواده در صورت درخواست قابل مشاهده است. ACS758". سنسورهای من در همان مکان خریداری شدند - ACS758LCB-100B.
در داخل دیتاشیت، همه چیز برچسب گذاری شده است، اما من همچنان به نکته کلیدی توجه خواهم کرد. 100 ولت":
1) 100
- این حد اندازه گیری در آمپر است، یعنی سنسور من می تواند تا 100A اندازه گیری کند.
2) "که در"- در اینجا باید به این نامه توجه ویژه ای داشته باشید، به جای آن ممکن است نامه ای نیز وجود داشته باشد" Uسنج با حرف بمی تواند جریان متناوب و بر این اساس جریان مستقیم را اندازه گیری کند. سنسور با حرف Uفقط می تواند جریان مستقیم را اندازه گیری کند.
همچنین در ابتدای دیتاشیت یک صفحه عالی در مورد این موضوع وجود دارد: 
شکل 2 - انواع سنسورهای جریان از خانواده ACS758
همچنین یکی از مهمترین دلایل استفاده از چنین سنسوری این بود - جداسازی گالوانیکی. خروجی های برق 4 و 5 به خروجی های 1،2،3 وصل نیستند. در این سنسور ارتباط تنها به صورت میدان القایی است.
یکی دیگر از پارامترهای مهم در این جدول ظاهر شد - وابستگی ولتاژ خروجی به جریان. زیبایی این نوع سنسورها این است که خروجی ولتاژ دارند نه خروجی جریان مانند ترانسفورماتورهای جریان کلاسیک که بسیار راحت است. به عنوان مثال، خروجی سنسور می تواند مستقیماً به ورودی ADC میکروکنترلر متصل شود و قرائت شود.
برای سنسور من، این مقدار است 20 mV/A. این بدان معنی است که هنگامی که جریان 1 آمپر از پایانه های 4-5 سنسور عبور می کند، ولتاژ در خروجی آن افزایش می یابد. 20 میلی ولت. من فکر می کنم منطق روشن است.
لحظه بعد، ولتاژ خروجی چقدر خواهد بود؟ با توجه به اینکه منبع تغذیه "انسانی" است، یعنی تک قطبی است، پس هنگام اندازه گیری جریان متناوب باید یک "نقطه مرجع" وجود داشته باشد. در این سنسور این نقطه مرجع برابر با 1/2 منبع (Vcc) است. این راه حل اغلب اتفاق می افتد و راحت است. هنگامی که جریان در یک جهت جریان می یابد، خروجی خواهد بود " 1/2Vcc+I*0.02V"، در نیم چرخه دیگر، زمانی که جریان در جهت مخالف جریان می یابد، ولتاژ خروجی باریک تر خواهد شد." 1/2 Vcc - I*0.02V". در خروجی یک سینوسی می گیریم که "صفر" است 1/2Vcc. اگر جریان مستقیم را اندازه گیری کنیم، در خروجی خواهیم داشت " 1/2Vcc+I*0.02V"، سپس هنگام پردازش داده ها در ADC، ما به سادگی جزء ثابت را کم می کنیم 1/2 وی سی سیو با داده های واقعی یعنی با بقیه کار کنید I*0.02V.
اکنون وقت آن است که آنچه را که در بالا توضیح دادم یا بهتر است بگوییم از دیتاشیت کم کردم، در عمل بررسی کنیم. برای کار با سنسور و بررسی قابلیت های آن، این "مینی پایه" را ساختم:
شکل 3 - محل تست سنسور جریان
اول از همه، من تصمیم گرفتم به سنسور برق اعمال کنم و خروجی آن را اندازه گیری کنم تا مطمئن شوم که طول می کشد 1/2 وی سی سی. نمودار اتصال را می توان در دیتاشیت پیدا کرد، اما من فقط برای آشنایی، وقت را تلف نکردم و یک خازن فیلتر برای منبع تغذیه + مدار فیلتر پایین گذر RC در پین Vout مجسمه سازی کردم. در یک دستگاه واقعی، هیچ جایی بدون آنها وجود ندارد! من با این عکس به پایان رسیدم:
شکل 4 - نتیجه اندازه گیری "صفر"
وقتی برق اعمال می شود 5 ولتاز دستمال من STM32VL Discoveryمن این نتایج را دیدم - 2.38 ولت. اولین سوالی که مطرح شد این بود: چرا 2.38 و نه مواردی که در دیتاشیت 2.5 توضیح داده شده است؟"سوال تقریباً فوراً ناپدید شد - من گذرگاه برق را برای اشکال زدایی اندازه گرفتم و در آنجا 4.76-4.77 ولت است. اما نکته این است که برق از USB می آید ، قبلاً 5 ولت وجود دارد ، پس از USB یک تثبیت کننده خطی LM7805 وجود دارد و این واضح است که LDO با افت 40 میلی ولت نیست. اینجا حدود 250 میلی ولت است و می افتند. خوب، خوب، این مهم نیست، نکته اصلی این است که بدانید "صفر" 2.38 ولت است. این ثابت است که من کم می کنم. هنگام پردازش داده ها از ADC.
و اکنون ما اولین اندازه گیری را تا کنون فقط با کمک یک اسیلوسکوپ انجام خواهیم داد. من جریان اتصال کوتاه منبع تغذیه تنظیم شده خود را اندازه می‌گیرم، برابر است با 3.06A. این و آمپرمتر تعبیه شده نشان می دهد و فلوک هم همین نتیجه را می دهد. خوب، ما خروجی های PSU را به پایه های 4 و 5 سنسور وصل می کنیم (در عکس من یک چرخش دارم) و می بینیم که چه اتفاقی افتاده است:
شکل 5 - اندازه گیری جریان اتصال کوتاه PSU
همانطور که می بینیم، ولتاژ رای دادنافزایش یافت از 2.38 ولت تا 2.44 ولت. با نگاهی به وابستگی بالا، باید داشته باشیم 2.38V + 3.06A*0.02V/A، که مربوط به مقدار 2.44 ولت است. نتیجه مطابق با انتظارات است، در جریان 3 آمپر ما به "صفر" برابر با افزایش یافتیم 60 میلی ولت. نتیجه گیری - سنسور کار می کند، می توانید با استفاده از MC با آن کار کنید.
اکنون باید سنسور جریان را به یکی از پایه های ADC میکروکنترلر STM32F100RBT6 متصل کنید. خود سنگریزه بسیار متوسط است ، فرکانس سیستم فقط 24 مگاهرتز است ، اما این روسری بسیار زنده مانده و خود را ثابت کرده است. من احتمالاً 5 سال است که مالک آن هستم، زیرا در زمانی که ST آنها را به راست و چپ می داد، به صورت رایگان به دست آمد.
ابتدا از روی عادت می خواستم بعد از سنسور یک آپ امپ با ضریب قرار دهم. "1" را بدست آورید، اما با نگاهی به نمودار ساختاری، متوجه شدم که او قبلاً داخل است. تنها چیزی که قابل تامل است این است که در حداکثر جریان، توان خروجی برابر با منبع تغذیه سنسور Vcc خواهد بود، یعنی حدود 5 ولت، و STM می تواند از 0 تا 3.3 ولت اندازه گیری کند، بنابراین در این مورد چنین است. برای قرار دادن یک تقسیم کننده ولتاژ مقاومتی لازم است، به عنوان مثال، 1: 1.5 یا 1:2. جریان من کم است، بنابراین فعلاً از این لحظه غافل خواهم شد. دستگاه تست من چیزی شبیه به این است:
شکل 6 - ما "آمپرسنج" خود را مونتاژ می کنیم
همچنین، برای تجسم نتایج، یک صفحه نمایش چینی را روی کنترلر ILI9341 پیچ کردم، زیرا در دست قرار داشت، اما دستانم به آن نمی رسید. برای نوشتن یک کتابخانه کامل برای او، چند ساعت و یک فنجان قهوه را کشتم، زیرا برگه اطلاعات به طرز شگفت انگیزی آموزنده بود، که برای صنایع دستی پسران جکی چان نادر است.
اکنون باید تابعی بنویسید تا Vout را با استفاده از ADC میکروکنترلر اندازه گیری کنید. من جزئیات را به شما نمی گویم ، در STM32 در حال حاضر اطلاعات و درس های زیادی وجود دارد. پس بیایید فقط نگاه کنیم:
Uint16_t get_adc_value() ( ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE)؛ while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET؛ بازگشت ADC_GetConversionValue(ADC1)؛
علاوه بر این، برای دریافت نتایج اندازه گیری ADC در کد اجرایی بدنه اصلی یا وقفه، باید موارد زیر را بنویسید:
data_adc = get_adc_value();
با اعلام قبلی متغیر data_adc:
extern uint16_t data_adc;
در نتیجه، متغیر data_adc را دریافت می کنیم که از 0 تا 4095 مقدار می گیرد، زیرا ADC در STM32 12 بیتی است. در مرحله بعد ، باید نتیجه به دست آمده "در طوطی ها" را برای خودمان به شکلی آشناتر تبدیل کنیم ، یعنی به آمپر. بنابراین لازم است ابتدا قیمت تقسیم محاسبه شود. بعد از تثبیت کننده در گذرگاه 3.3 ولت، اسیلوسکوپ من 3.17 ولت را نشان داد، من متوجه نشدم که به چه چیزی متصل است. بنابراین، با تقسیم 3.17 ولت بر 4095، مقدار 0.000774V را دریافت می کنیم - این قیمت تقسیم است. یعنی با دریافت یک نتیجه از ADC، به عنوان مثال، 2711، من آن را به سادگی در 0.000774 ولت ضرب می کنم و 2.09 ولت می کنم.
در وظیفه ما، ولتاژ فقط یک "واسطه" است، ما هنوز باید آن را به آمپر تبدیل کنیم. برای انجام این کار، باید 2.38 ولت را از نتیجه کم کنیم و باقیمانده را بر 0.02 [V/A] تقسیم کنیم. نتیجه این فرمول است:
Float I_out = ((((float)data_adc * presc)-2.38)/0.02);
خوب، وقت آن است که سیستم عامل را در میکروکنترلر آپلود کنید و نتایج را ببینید:
شکل 7 - نتایج اندازه گیری داده های حسگر و پردازش آنها
من مصرف خود مدار را اندازه گرفتم همانطور که می بینید 230 میلی آمپر. با اندازه گیری همان مورد با یک تصادف تأیید شده، مشخص شد که مصرف 201 میلی آمپر بوده است. خوب - دقت یک رقم اعشار در حال حاضر بسیار جالب است. من توضیح خواهم داد که چرا ... محدوده جریان اندازه گیری شده 0..100A است، یعنی دقت تا 1A 1٪ است و دقت تا دهم آمپر در حال حاضر است. 0,1%! و لطفا توجه داشته باشید، این بدون هیچ راه حل مدار است. من حتی برای آویزان کردن مجراهای منبع تغذیه فیلترینگ تنبل بودم.
اکنون باید جریان اتصال کوتاه (SC) منبع تغذیه خود را اندازه گیری کنم. دستگیره را به حداکثر می‌چرخانم و تصویر زیر را می‌گیرم:
شکل 8 - اندازه گیری جریان اتصال کوتاه
خوب، در واقع خوانش های خود منبع با آمپرمتر اصلی آن:
شکل 9 - مقدار در مقیاس BP
در واقع 3.09A را نشان می داد، اما در حین عکاسی، سیم پیچ گرم شد و مقاومت آن افزایش یافت و به ترتیب جریان کاهش یافت، اما این چندان ترسناک نیست.
در پایان، من حتی نمی دانم چه بگویم. امیدوارم مقاله من به نوعی به آماتورهای رادیویی مبتدی در سفر دشوار آنها کمک کند. شاید کسی شکل من از ارائه مطالب را دوست داشته باشد، سپس می توانم به طور دوره ای در مورد کار با اجزای مختلف بنویسم. شما می توانید خواسته های خود را در مورد موضوع در نظرات بیان کنید، من سعی خواهم کرد آن را در نظر بگیرم.
برای کنترل جریان مصرفی، مسدود شدن موتورها یا قطع برق اضطراری سیستم را برطرف کنید.
کار با ولتاژ بالا برای سلامتی مضر است!
دست زدن به پیچ های بلوک ترمینال و پایانه های آنها ممکن است منجر به برق گرفتگی شود. اگر برد به شبکه خانگی وصل است، آن را لمس نکنید. برای دستگاه تمام شده، از یک محفظه عایق استفاده کنید.
اگر نمی دانید چگونه سنسور را به یک وسیله الکتریکی که از یک شبکه مشترک 220 ولت تغذیه می کند وصل کنید یا اگر شک دارید، متوقف شوید: می توانید آتش بزنید یا خود را بکشید.
شما باید به وضوح اصل عملکرد دستگاه و خطرات کار با ولتاژ بالا را درک کنید.
بررسی ویدیویی
اتصال و راه اندازی
سنسور از طریق سه سیم با الکترونیک کنترل ارتباط برقرار می کند. خروجی سنسور یک سیگنال آنالوگ است. هنگام اتصال به آردوینو یا Iskra JS، استفاده از Troyka Shield راحت است و برای کسانی که می خواهند از شر سیم ها خلاص شوند، Troyka Slot Shield مناسب است. به عنوان مثال، بیایید یک کابل از ماژول را به گروه تماس های Troyka Shield مربوط به پایه آنالوگ A0 وصل کنیم. شما می توانید از هر پین آنالوگ در پروژه خود استفاده کنید. 
نمونه های کار
برای سهولت کار با سنسور، کتابخانه TroykaCurrent را نوشته ایم که مقادیر خروجی آنالوگ سنسور را به میلی آمپر تبدیل می کند. برای تکرار آزمایش های شرح داده شده در زیر، آن را دانلود و نصب کنید.
اندازه گیری جریان DC
برای اندازه گیری جریان مستقیم، سنسور را به مدار باز بین نوار LED و منبع تغذیه وصل کنید. اجازه دهید مقدار فعلی جریان DC را بر حسب میلی آمپر به پورت سریال خروجی دهیم. 
اندازه گیری جریان AC
برای اندازه گیری جریان متناوب، سنسور را به مدار باز بین منبع ولتاژ متناوب و بار وصل می کنیم. اجازه دهید مقدار فعلی جریان متناوب را بر حسب میلی آمپر به پورت سریال خروجی دهیم. 
عناصر هیئت مدیره
سنسور ACS712ELCTR-05B
سنسور جریان ACS712ELCTR-05B بر اساس اثر هال است که ماهیت آن به شرح زیر است: اگر یک هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، یک EMF در لبه های آن ظاهر می شود که عمود بر جهت جریان است و جهت میدان مغناطیسی 
ریزمدار از نظر ساختاری از یک سنسور هال و یک هادی مسی تشکیل شده است. جریانی که از طریق هادی مسی می گذرد، میدان مغناطیسی ایجاد می کند که توسط عنصر هال درک می شود. میدان مغناطیسی به صورت خطی به شدت جریان بستگی دارد.
سطح ولتاژ خروجی سنسور متناسب با جریان اندازه گیری شده است. محدوده اندازه گیری از -5 A تا 5 A. حساسیت - 185 mV/A. در صورت عدم وجود جریان، ولتاژ خروجی برابر با نصف ولتاژ تغذیه خواهد بود. 
سنسور جریان در یک مدار باز از طریق لنت های زیر پیچ به بار متصل می شود. برای اندازه گیری جریان مستقیم، سنسور را با در نظر گرفتن جهت جریان وصل کنید، در غیر این صورت مقادیری با علامت مخالف دریافت خواهید کرد. برای جریان متناوب، قطبیت مهم نیست.
مخاطبین برای اتصال یک حلقه سه سیم
ماژول از طریق سه سیم به الکترونیک کنترل متصل می شود. هدف از تماس های حلقه سه سیم:
برق (V) - سیم قرمز. بر اساس مستندات، سنسور با ولتاژ 5 ولت تغذیه می شود. در نتیجه آزمایش، ماژول نیز از 3.3 ولت کار می کند.
زمین (G) - سیم سیاه. باید به زمین میکروکنترلر متصل شود.
سیگنال (S) - سیم زرد. به ورودی آنالوگ میکروکنترلر متصل است. از طریق آن، برد کنترل سیگنال سنسور را می خواند.
به منظور خودکارسازی موفقیت آمیز فرآیندهای مختلف تکنولوژیکی، مدیریت موثر ابزارها، دستگاه ها، ماشین ها و مکانیسم ها، اندازه گیری و کنترل مداوم بسیاری از پارامترها و مقادیر فیزیکی ضروری است. بنابراین، حسگرهایی که اطلاعات مربوط به وضعیت دستگاه های کنترل شده را ارائه می دهند، به بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های خودکار تبدیل شده اند.
در هسته خود، هر سنسور بخشی جدایی ناپذیر از دستگاه های تنظیم کننده، سیگنالینگ، اندازه گیری و کنترل است. با کمک آن، یک یا مقدار دیگر کنترل شده به نوع خاصی از سیگنال تبدیل می شود که اندازه گیری، پردازش، ثبت، انتقال و ذخیره اطلاعات دریافتی را ممکن می سازد. در برخی موارد، سنسور می تواند فرآیندهای تحت کنترل را تحت تأثیر قرار دهد. تمام این ویژگی ها به طور کامل توسط سنسور فعلی مورد استفاده در بسیاری از دستگاه ها و ریز مدارها وجود دارد. تاثیر جریان الکتریکی را به سیگنال هایی تبدیل می کند که برای استفاده بیشتر مناسب است.
طبقه بندی سنسور
سنسورهای مورد استفاده در دستگاه های مختلف بر اساس معیارهای خاصی طبقه بندی می شوند. اگر امکان اندازه گیری مقادیر ورودی وجود داشته باشد، می توانند عبارتند از: الکتریکی، پنوماتیک، سنسورهای سرعت، جابجایی مکانیکی، فشار، شتاب، نیرو، دما و سایر پارامترها. در میان آنها، اندازه گیری کمیت های الکتریکی و مغناطیسی حدود 4٪ طول می کشد.
هر سنسور یک مقدار ورودی را به برخی از پارامترهای خروجی تبدیل می کند. بسته به این، دستگاه های کنترل می توانند غیر برقی و الکتریکی باشند.
رایج ترین آنها عبارتند از:
- سنسورهای DC
- سنسورهای دامنه AC
- سنسورهای مقاومت و سایر وسایل مشابه
مزیت اصلی سنسورهای الکتریکی توانایی انتقال اطلاعات در فواصل معین با سرعت بالا است. استفاده از کد دیجیتال دقت، سرعت و افزایش حساسیت ابزار اندازه گیری را فراهم می کند.
اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد
با توجه به اصل عملکرد، تمام سنسورها به دو نوع اصلی تقسیم می شوند. آنها می توانند ژنراتور باشند - مقادیر ورودی را مستقیماً به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. سنسورهای پارامتریک شامل دستگاه هایی هستند که مقادیر ورودی را به پارامترهای الکتریکی تغییر یافته خود سنسور تبدیل می کنند. علاوه بر این، آنها می توانند رئوستاتیک، اهمی، فوتوالکتریک یا اپتوالکترونیک، خازنی، القایی و غیره باشند.
الزامات خاصی برای عملکرد همه سنسورها وجود دارد. در هر دستگاه، مقادیر ورودی و خروجی باید مستقیماً با یکدیگر مرتبط باشند. همه ویژگی ها باید در طول زمان پایدار باشند. به عنوان یک قاعده، این دستگاه ها با حساسیت بالا، اندازه کوچک و وزن مشخص می شوند. آنها می توانند در شرایط مختلف کار کنند و به روش های مختلفی قابل نصب هستند.
سنسورهای جریان مدرن
سنسورهای جریان دستگاه هایی هستند که قدرت جریان مستقیم یا متناوب را در مدارهای الکتریکی تعیین می کنند. طراحی آنها شامل یک هسته مغناطیسی با شکاف و سیم پیچ جبرانی و همچنین یک برد الکترونیکی است که سیگنال های الکتریکی را پردازش می کند. عنصر حساس اصلی سنسور هال است که در شکاف مدار مغناطیسی ثابت شده و به ورودی تقویت کننده متصل است.
اصل کار به طور کلی برای همه این دستگاه ها یکسان است. تحت عمل جریان اندازه گیری شده، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود، سپس با استفاده از سنسور هال، ولتاژ مربوطه تولید می شود. علاوه بر این، این ولتاژ در خروجی تقویت شده و به سیم پیچ خروجی تغذیه می شود.
انواع اصلی سنسورهای جریان:
سنسورهای دریافت مستقیم (O/L). آنها دارای اندازه و وزن کوچک، مصرف برق کم هستند. دامنه تبدیل سیگنال به طور قابل توجهی گسترش یافته است. از تلفات در مدار اولیه جلوگیری می کند. عملکرد دستگاه بر اساس یک میدان مغناطیسی است که جریان اولیه ایجاد می کند IP. سپس، میدان مغناطیسی در مدار مغناطیسی متمرکز می شود و تبدیل آن توسط عنصر هال در شکاف هوا. سیگنال دریافتی از عنصر هال تقویت می شود و یک کپی متناسب از جریان اولیه در خروجی تشکیل می شود.
سنسورهای جریان (اتا). آنها با محدوده فرکانس گسترده و دامنه تبدیل گسترده مشخص می شوند. از مزایای این دستگاه ها می توان به مصرف برق کم و تاخیر کم اشاره کرد. عملکرد دستگاه توسط یک منبع تغذیه تک قطبی از 0 تا +5 ولت پشتیبانی می شود. عملکرد دستگاه مبتنی بر فناوری ترکیبی است که از نوع جبران و تقویت مستقیم استفاده می کند. این به بهبود قابل توجه عملکرد سنسور و عملکرد متعادل تر کمک می کند.
سنسورهای جریان جبرانی (C/L). آنها دارای محدوده فرکانس وسیع، دقت بالا و تاخیر کم هستند. این نوع ابزار فاقد افت سیگنال اولیه، ویژگی های خطی عالی و رانش دمای پایین است. جبران میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان اولیه IP، به دلیل همان میدان تشکیل شده در سیم پیچ ثانویه رخ می دهد. تولید جریان جبران کننده ثانویه توسط عنصر هال و الکترونیک سنسور انجام می شود. در نهایت، جریان ثانویه یک کپی متناسب از جریان اولیه است.
سنسورهای جریان جبرانی (نوع C). از مزایای بدون شک این دستگاه ها می توان به دامنه فرکانس وسیع، دقت بالای اطلاعات، خطی بودن عالی و کاهش رانش دما اشاره کرد. علاوه بر این، این ابزارها می توانند جریان های باقیمانده (CD) را اندازه گیری کنند. آنها سطوح بالایی از انزوا و کاهش تأثیر بر سیگنال اولیه دارند. این طرح از دو مدار مغناطیسی حلقوی و دو سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است. عملکرد سنسورها بر اساس جبران آمپر چرخش است. جریانی با مقدار کمی از مدار اولیه از مقاومت اولیه و سیم پیچ اولیه عبور می کند.
سنسورهای جریان PRIME. تبدیل AC از محدوده دینامیکی گسترده ای استفاده می کند. این ابزار دارای خطی بودن خوب، تلفات دمای پایین و بدون اشباع مغناطیسی است. مزیت طراحی ابعاد و وزن کم، مقاومت بالا در برابر انواع اضافه بار است. دقت قرائت ها به نحوه قرار گرفتن کابل در سوراخ بستگی ندارد و تحت تأثیر میدان های خارجی قرار نمی گیرد. این سنسور از سیم پیچ باز سنتی استفاده نمی کند، بلکه از سر سنسور با بردهای مدار چاپی لمسی استفاده می کند. هر برد از دو سیم پیچ مجزا با هسته هوا تشکیل شده است. همه آنها بر روی یک برد مدار چاپی پایه نصب می شوند. دو مدار متحدالمرکز از تخته های حسگر تشکیل می شود که در خروجی های آنها ولتاژ القایی جمع می شود. در نتیجه، اطلاعاتی در مورد پارامترهای دامنه و فاز جریان اندازه گیری شده به دست می آید.
سنسورهای فعلی (نوع IT). آنها با دقت خواندن بالا، محدوده فرکانس وسیع، نویز سیگنال خروجی کم، پایداری دمای بالا و تداخل کم مشخص می شوند. هیچ عنصر Hall در طراحی این سنسورها وجود ندارد. جریان اولیه یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که بیشتر توسط جریان ثانویه جبران می شود. در خروجی، جریان ثانویه یک کپی متناسب از جریان اولیه است.
مزایای سنسورهای جریان در مدارهای مدرن
تراشه های مبتنی بر حسگرهای فعلی نقش زیادی در حفظ انرژی دارند. این امر با مصرف کم و مصرف برق تسهیل می شود. در مدارهای مجتمع، تمام قطعات الکترونیکی لازم با هم ترکیب می شوند. ویژگی های دستگاه ها به دلیل کار مشترک سنسورهای میدان مغناطیسی و سایر لوازم الکترونیکی فعال بسیار بهبود یافته است.
سنسورهای جریان مدرن بیشتر اندازه را کاهش می دهند زیرا تمام وسایل الکترونیکی در یک تراشه مشترک یکپارچه شده اند. این منجر به راه‌حل‌های جدید طراحی جمع‌وجور نوآورانه، از جمله راه‌حل‌های لاستیک اولیه شده است. هر سنسور فعلی جدید ایزوله را افزایش داده و با انواع دیگر قطعات الکترونیکی تعامل موفقیت آمیز دارد.
جدیدترین طراحی حسگرها به آنها اجازه می دهد تا در تاسیسات موجود بدون قطع هادی اولیه نصب شوند. از دو قسمت تشکیل شده اند و قابل جدا شدن هستند که نصب این قطعات را بدون هیچ گونه قطعی بر روی هادی اولیه آسان می کند.
برای هر سنسور یک مستندات فنی وجود دارد که تمام اطلاعات لازم را نشان می دهد که به شما امکان می دهد محاسبات اولیه را انجام دهید و مکان بهینه ترین استفاده را تعیین کنید.
