Өз қолыңызбен байланыссыз ток өлшегіш. Шағын өлшемді айнымалы ток сенсоры. Үш сымды контурды қосуға арналған контактілер
Ток түрлендіргіші - қазіргі кезде қолданылатын ток трансформаторлары мен шунттарды алмастыра алатын құрылғы. Ол бақылау және өлшеу үшін пайдаланылады және тамаша инженерлік шешім болып табылады. Құрылғының дизайны жабдықты техникалық жүзеге асырудың заманауи әдістеріне және жүйенің әмбебаптығын, ыңғайлылығын және сенімділігін қамтамасыз ету жолдарына сәйкес жасалған. Сондықтан ресейлік өндіруші әзірлеген өлшеу түрлендіргіштері жыл сайын үлкен сұранысқа ие. Ықтимал модификациялар ауқымы тұтынушыларды қуантады, өйткені бұл сізге ең қолайлы шешімді таңдауға және сонымен бірге артық төлем жасамауға мүмкіндік береді.
Ток түрлендіргіштерінің ерекшелігі неде?
Өлшейтін ток түрлендіргішінің басты ерекшелігі оның әмбебаптығы болып табылады. Құрылғының кірісіне тұрақты токты да, импульсті де, айнымалы токты да қолдануға болады. Бұл әмбебап мүмкіндікті жасау үшін өндірушілер Холл принципіне негізделген құрылғыны жасады. Түрлендіргіш жартылай өткізгіштерде жасалған шағын схеманы жүзеге асырады. Оның көмегімен құрылғының кірісіне түсетін токтың магнит өрісінің шамасы мен бағыты анықталады. Осылайша, Холл эффектінің ток түрлендіргіші өнімділігі мен функционалдығы жоғары бірегей құрылғы болып табылады.
Құрылғы ток өткізгіш өткізгіш өтетін тесігі бар корпус түрінде жасалған. Түрлендіргіштің электрондық тізбегін қоректендіру 15 вольтке тең тұрақты кернеуі бар желіден жүзеге асырылады. Құрылғының шығысында ток пайда болады, оның мәні, бағыты және уақыты кірістегі токқа тура пропорционалды түрде өзгереді. Бұл жағдайда Холл эффектісіне негізделген токты өлшейтін түрлендіргішті тек ток өткізгіштердің шығысына арналған саңылаумен ғана емес, сонымен қатар тізбек үзілуіне орнатуға арналған құрылғы түрінде де жасауға болады.
Ток түрлендіргіштерін өлшеудің конструкциялық ерекшеліктері
Байланыссыз токты өлшейтін түрлендіргіш басқару тізбегі мен қуат тізбегі арасындағы гальваникалық оқшаулаумен жасалған. Түрлендіргіш магниттік тізбектен, компенсациялық орамнан және Холл құрылғысынан тұрады. Ток шиналар арқылы өткенде магниттік тізбекте индукция индукцияланады, ал Холл құрылғысы индукцияланған индукция өзгерген сайын өзгеретін кернеуді тудырады. Шығу сигналы электронды күшейткіштің кірісіне беріледі, содан кейін компенсациялық орамға өтеді. Нәтижесінде компенсациялық орам арқылы ток өтеді, ол кірістегі токқа тура пропорционалды, бұл ретте бастапқы токтың пішіні толығымен қайталанады. Шын мәнінде, бұл ток пен кернеу түрлендіргіші.
Байланыссыз айнымалы токты өлшейтін түрлендіргіш
Көбінесе тұтынушылар үш фазалы айнымалы ток желілері үшін ток және кернеу датчиктерін сатып алады. Сондықтан өндірушілер қарапайым электроникамен және сәйкесінше төмен бағамен PIT-___-T өлшеу түрлендіргіштерін арнайы әзірледі. Құрылғылардың жұмысы әртүрлі температурада, 20-дан 10 кГц жиілік диапазонында орын алуы мүмкін. Бұл ретте тұтынушылар түрлендіргіштен шығатын сигнал түрін – кернеуді немесе токты таңдау мүмкіндігіне ие. Байланыссыз ток түрлендіргіштері дөңгелек немесе тегіс шинаға орнату үшін дайындалады. Бұл осы жабдықтың қолданылу аясын айтарлықтай кеңейтеді және оны әртүрлі қуаттылықтағы қосалқы станцияларды қайта құру кезінде өзекті етеді.
Гаражды электрмен жабдықтауды ұйымдастыру үшін осы желіге кіретін бір немесе басқа құрылғы тұтынатын токты білу өте ыңғайлы. Бұл құрылғылардың ассортименті айтарлықтай кең және үнемі өсіп келеді: бұрғылау, қайрау, тегістеуіш, жылытқыштар, дәнекерлеу машиналары, жад, өнеркәсіптік шаш кептіргіш және т.б.
Айнымалы токты өлшеу үшін, белгілі болғандай, ток сенсорының өзі ретінде, әдетте, ток трансформаторы қолданылады. Бұл трансформатор, жалпы алғанда, әдеттегі төмендетуге ұқсас, қосулы, «керісінше», яғни. оның бастапқы орамасы ядро арқылы өтетін бір немесе бірнеше айналымдар (немесе шиналар) – магниттік контур, ал екінші реттік – бір магниттік тізбекте орналасқан жіңішке сымның бұрылыстарының көп саны бар катушкалар (1-сурет).
Дегенмен, өнеркәсіптік ток трансформаторлары айтарлықтай қымбат, көлемді және жиі жүздеген амперді өлшеуге арналған. Тұрмыстық желі ауқымына арналған ток трансформаторы сатылымда сирек кездеседі. Дәл осы себепті мұндай реленің байланыс тобын қолданбай, осы мақсатта электромагниттік тұрақты / айнымалы ток релесін пайдалану идеясы пайда болды. Шын мәнінде, кез келген реледе жұқа сымның көп бұрылыстары бар катушкалар бар және оны трансформаторға айналдыру үшін қажет жалғыз нәрсе - катушка айналасында ең аз ауа саңылаулары бар магниттік тізбекті қамтамасыз ету. Сонымен қатар, әрине, мұндай дизайн кіріс желісін білдіретін бастапқы ораманы өту үшін жеткілікті кеңістікті қажет етеді.Сурет 24 В тұрақты ток үшін RES22 типті реледен жасалған мұндай сенсорды көрсетеді. Бұл реле шамамен 650 Ом кедергісі бар ораманы қамтиды. Сірә, релелердің көптеген басқа түрлері, соның ішінде ақаулы магниттік стартерлердің қалдықтары және т.б., ұқсас қосымшаларды таба алады. Магниттік тізбекті қамтамасыз ету үшін релелік якорь ядроға максималды жақындау кезінде механикалық блокталады. Эстафета үнемі қосылып тұрған сияқты. Әрі қарай, катушка айналасында бастапқы орамның бұрылысы жасалады (суретте бұл үш көк сым).
Шындығында, сымды катушкаға ораумен тым көп әуре-сарсаңсыз ток сенсоры дайын. Әрине, бұл құрылғыны жаңадан алынған магниттік тізбегінің шағын көлденең қимасы тұрғысынан да, мүмкін оның магниттелу сипаттамаларының идеалдан айырмашылығын ескере отырып, толыққанды трансформатор ретінде қарастыру қиын. бір. Алайда, мұның бәрі бізге мұндай «трансформатордың» ең аз қуаты қажет болғандықтан маңызды емес болып шығады және тек магнитоэлектрлік жүйе көрсеткішінің пропорционалды (жақсырақ сызықтық) ауытқуын қамтамасыз ету үшін қажет. бастапқы орамдағы ток.
Ток сенсорын осындай индикатормен жұптастырудың ықтимал схемасы диаграммада көрсетілген (2-сурет). Бұл өте қарапайым және детектор қабылдағыш тізбегіне ұқсайды. Түзеткіш диод (D9B) германий болып табылады және ондағы кернеудің төмендеуіне байланысты (шамамен 0,3 В) таңдалды. Бұл сенсор анықтай алатын ең аз ток мәнінің шегі осы диод параметріне байланысты болады. Осыған байланысты, бұл үшін кернеудің аз төмендеуі бар детекторлық диодтарды қолданған дұрыс, мысалы, GD507 және т.б. Меңзер құрылғысын шамадан тыс жүктемеден қорғау үшін, мысалы, желідегі қысқа тұйықталу, қуатты трансформаторларды немесе дәнекерлеушіні қосу арқылы туындаған айтарлықтай ток асқынуларымен мүмкін болатын kd521v кремний диодтарының жұбы орнатылған. Мұндай жағдайларда бұл өте кең таралған тәсіл. Айта кету керек, мұндай қарапайым схеманың кемшілігі бар, ол бір полярлық ток түріндегі жүктемені мүлдем «көре алмайды», мысалы, қыздырғыш немесе түзеткіш диод арқылы қосылған қыздыру элементі. Бұл жағдайларда біршама «күрделі» схема қолданылады, мысалы, кернеуді екі еселендіретін түзеткіш түрінде (3-сурет).
Бәріңе сәлем!
Мүмкін, мен өзімді аздап таныстыруым керек - мен қарапайым инженермін, ол сонымен қатар бағдарламалауға және электрониканың басқа да салаларына қызығады: DSP, FPGA, радиобайланыс және басқалары. Соңғы уақытта мен SDR қабылдағыштарына еніп кеттім. Бастапқыда мен бірінші мақаламды (соңғы емес деп үміттенемін) маңыздырақ тақырыпқа арнағым келді, бірақ көпшілігі үшін бұл жай ғана оқу материалы болады және пайдалы болмайды. Сондықтан таңдалған тақырып жоғары мамандандырылған және тек қана қолданылады. Сондай-ақ, мен олардағы барлық мақалалар мен сұрақтарды бағдарламашы немесе басқа біреу емес, инженер-конструктор қарайтынын атап өткім келеді. Ал, кеттік!
Жақында маған «Тұрғын үйді электрмен жабдықтауды бақылау жүйесін» жобалауды тапсырды, тапсырыс беруші саяжай үйлерін салып жатыр, сондықтан кейбіреулеріңіз менің құрылғымды көрген шығар. Бұл құрылғы әрбір кіріс фазасы мен кернеудегі тұтыну токтарын өлшеп, бір уақытта радиоарна арқылы деректерді қазірдің өзінде орнатылған Smart Home жүйесіне жіберді + үйге кірістегі стартерді қысқартуға мүмкіндік алды. Бірақ бүгінгі әңгіме ол туралы емес, оның шағын, бірақ өте маңызды құрамдас бөлігі - ағымдағы сенсор туралы болмақ. Мақаланың тақырыбынан түсінгеніңіздей, бұл Allegro-дан «байланыссыз» ток сенсорлары болады - ACS758-100.
________________________________________________________________________________________________________________________
Сіз мен айтатын сенсордағы деректер кестесін көре аласыз. Сіз болжағандай, таңбалаудың соңындағы «100» саны сенсор өлшейтін максималды ток болып табылады. Шынымды айтсам - бұл туралы менің күмәнім бар, менің ойымша, қорытындылар 200А-ға ұзақ уақыт бойы төтеп бере алмайды, дегенмен бұл ток күшін өлшеуге өте қолайлы. Менің құрылғымда 100А сенсор үнемі кем дегенде 35А проблемасыз өтеді + 60А дейін тұтыну шыңдары бар.
1-сурет - ACS758-100(50/200) сенсорының сыртқы түрі
Мақаланың негізгі бөлігіне көшпес бұрын, мен сізге екі дереккөзбен танысуды ұсынамын. Егер сізде электроника туралы негізгі біліміңіз болса, онда олар артық болады және осы абзацты өткізіп жіберуге болады. Қалғандары үшін мен сізге жалпы даму мен түсінуге баруға кеңес беремін:
1) Холл эффектісі. Құбылыс және жұмыс істеу принципі
2) Қазіргі ток сенсорлары
________________________________________________________________________________________________________________________
Ең бастысы, таңбалаудан бастайық. Мен компоненттерді 90% жағдайда www.digikey.com сайтынан сатып аламын. Компоненттер Ресейге 5-6 күнде келеді, сайтта бәрі бар, сонымен қатар өте ыңғайлы параметрлік іздеу және құжаттама бар. Сондықтан отбасы сенсорларының толық тізімін сұраныс бойынша көруге болады » ACS758«. Менің сенсорларым сол жерден сатып алынды - ACS758LCB-100B.
Деректер парағының ішінде бәрі белгіленген, бірақ мен әлі де негізгі мәселеге назар аударамын » 100В":
1) 100
- бұл ампердегі өлшеу шегі, яғни менің сенсорым 100А дейін өлшей алады;
2) "IN«- мұнда сіз бұл хатқа ерекше назар аударуыңыз керек, оның орнына хат болуы мүмкін» У". Әріппен өлшеуіш Байнымалы токты, сәйкесінше тұрақты токты өлшей алады. Әріпі бар сенсор Утек тұрақты токты өлшей алады.
Сондай-ақ деректер парағының басында осы тақырып бойынша тамаша тақта бар: 
2-сурет - ACS758 тобының ток датчиктерінің түрлері
Сондай-ақ мұндай сенсорды пайдаланудың маңызды себептерінің бірі - гальваникалық оқшаулау. 4 және 5 қуат шығыстары 1,2,3 шығыстарына электрлік қосылмаған. Бұл сенсорда байланыс тек индукцияланған өріс түрінде болады.
Бұл кестеде тағы бір маңызды параметр пайда болды - шығыс кернеуінің токқа тәуелділігі. Датчиктердің бұл түрінің сұлулығы, оларда классикалық ток трансформаторлары сияқты ток шығысы емес, кернеу шығысы бар, бұл өте ыңғайлы. Мысалы, сенсор шығысын микроконтроллердің ADC кірісіне тікелей қосуға және көрсеткіштерді алуға болады.
Менің сенсорым үшін бұл мән 20 мВ/А. Бұл датчиктің 4-5 терминалдары арқылы 1А ток өткенде оның шығысындағы кернеу келесіге артады дегенді білдіреді. 20 мВ. Менің ойымша, логика түсінікті.
Келесі сәтте шығыс кернеуі қандай болады? Қуат көзі «адам», яғни бірполярлы екенін ескере отырып, айнымалы токты өлшеу кезінде «анықтамалық нүкте» болуы керек. Бұл сенсорда бұл анықтамалық нүкте қоректендірудің (Vcc) 1/2 бөлігіне тең. Бұл шешім жиі орын алады және бұл ыңғайлы. Ток бір бағытта ағып жатқанда, шығыс « 1/2Vcc+I*0,02V«, басқа жарты циклде, ток қарсы бағытта ағып жатқанда, шығыс кернеуі тар болады» 1/2 Vcc - I*0,02V«. Шығуда біз синусоид аламыз, мұнда «нөл» болады 1/2Vcc. Егер біз тікелей токты өлшейтін болсақ, онда шығыста бізде болады « 1/2Vcc+I*0,02V«, содан кейін ADC деректерін өңдеу кезінде біз жай ғана тұрақты компонентті шегереміз 1/2 Vccжәне шынайы деректермен, яғни қалғанымен жұмыс істеу I*0,02 В.
Енді мен жоғарыда сипаттағанымды, дәлірек айтқанда, деректер парағынан алып тастағанымды іс жүзінде тексерудің уақыты келді. Сенсормен жұмыс істеу және оның мүмкіндіктерін тексеру үшін мен осы «шағын стендті» жасадым:
Сурет 3 - Ағымдағы сенсорды сынауға арналған сайт
Ең алдымен, сенсорға қуат беріп, оның қажет екеніне көз жеткізу үшін оның шығысын өлшеуді шештім 1/2 Vcc. Қосылым диаграммасын деректер парағында табуға болады, бірақ мен жай ғана танысқым келеді, уақытты босқа өткізбей, қуат көзіне арналған сүзгі конденсаторын + Vout пиніндегі RC төмен жиілікті сүзгі тізбегін мүсіндедім. Нағыз құрылғыда оларсыз еш жерде болмайды! Мен мына суретпен аяқтадым:
4-сурет – «нөлді» өлшеу нәтижесі
Қуат қолданылғанда 5Вменің орамалымнан STM32VL ашуМен бұл нәтижелерді көрдім - 2,38 В. Бірінші сұрақ туындады: Неліктен 2.5 деректер парағында сипатталғандар емес, 2.38?«Сұрақ бірден жоғалып кетті - мен отладка үшін қуат шинасын өлшедім, сонда 4,76-4,77 В. Бірақ мәселе мынада, қуат USB-ден келеді, қазірдің өзінде 5 В бар, USB-ден кейін LM7805 сызықтық тұрақтандырғышы бар, және бұл 40 мВ төмендейтін LDO емес.Бұл жерде шамамен 250 мВ және олар құлады.Жарайды, бұл маңызды емес, ең бастысы «нөл» 2,38 В екенін білу. Дәл осы тұрақтыны алып тастаймын. ADC деректерін өңдеу кезінде.
Ал енді біз бірінші өлшеуді әзірге осциллографтың көмегімен ғана жүргіземіз. Мен реттелетін қуат көзінің қысқа тұйықталу тогын өлшеймін, ол тең 3.06A. Бұл және кірістірілген амперметр көрсетеді және флюк бірдей нәтиже берді. Біз PSU шығыстарын сенсордың 4 және 5 аяқтарына қосамыз (фотосуретте менде бұралған бар) және не болғанын көреміз:
5-сурет - ПМУ қысқа тұйықталу тогын өлшеу
Көріп отырғанымыздай, кернеу дауысөсті 2,38 В-тан 2,44 В-қа дейін. Жоғарыдағы тәуелділікке қарап, бізде болуы керек 2,38В + 3,06А*0,02В/А, бұл 2,44 В мәніне сәйкес келеді. Нәтиже күткенге сәйкес келеді, 3А ток кезінде біз «нөлге» тең өсуді алдық 60 мВ. Қорытынды - сенсор жұмыс істейді, сіз онымен МК арқылы жұмыс істей аласыз.
Енді ағымдағы сенсорды STM32F100RBT6 микроконтроллеріндегі ADC істіктерінің біріне қосу керек. Малтатастың өзі өте орташа, жүйелік жиілік тек 24 МГц, бірақ бұл шарф көп жағдайда аман қалды және өзін дәлелдеді. Мен оны 5 жыл бойы иелендім, өйткені ол С.Т. оларды оңды-солды таратып жатқан кезде тегін алынған.
Бастапқыда, әдеттен тыс, сенсордан кейін коэффициенті бар оп-амперді салғым келді. «1» алу, бірақ құрылымдық диаграммаға қарап, мен оның ішінде екенін түсіндім. Қарастыруға болатын жалғыз нәрсе - максималды ток кезінде шығыс қуаты Vcc сенсорының қуат көзіне тең болады, яғни шамамен 5 В, ал STM 0-ден 3,3 В-қа дейін өлшей алады, сондықтан бұл жағдайда ол резистивті кернеу бөлгішті қою үшін қажет, мысалы, 1: 1,5 немесе 1: 2. Менің ағымым аз, сондықтан мен бұл сәтті әзірге елемеймін. Менің сынақ құрылғым келесідей көрінеді:
6-сурет - Біз «амперметрді» жинаймыз
Сондай-ақ, нәтижелерді көру үшін мен ILI9341 контроллеріне қытай дисплейін бұрап қойдым, өйткені ол қол астында жатыр еді, бірақ менің қолым оған жете алмады. Оған толыққанды кітапхана жазу үшін мен бірнеше сағат пен бір шыны кофені өлтірдім, өйткені деректер парағы таңқаларлық ақпаратты болып шықты, бұл Джеки Чанның ұлдарының қолөнерінде сирек кездеседі.
Енді микроконтроллердің ADC көмегімен Vout өлшеу функциясын жазу керек. Мен сізге егжей-тегжейлі айтпаймын, STM32-де көптеген ақпарат пен сабақтар бар. Ендеше қарап көрейік:
Uint16_t get_adc_value() ( ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ҚОСУ); while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); қайтару ADC_GetConversionValue(ADC1); )
Әрі қарай, негізгі органның немесе үзілістің орындалатын кодында ADC өлшеу нәтижелерін алу үшін келесіні жазу керек:
data_adc = get_adc_value();
data_adc айнымалысын бұрын жариялаған соң:
extern uint16_t data_adc;
Нәтижесінде 0-ден 4095-ке дейінгі мәнді қабылдайтын data_adc айнымалысын аламыз, себебі STM32 жүйесіндегі ADC 12 бит. Әрі қарай, біз «попугаяларда» алынған нәтижені бізге таныс формаға, яғни амперге айналдыруымыз керек. Сондықтан алдымен бөлу бағасын есептеу керек. 3,3 В автобусындағы тұрақтандырғыштан кейін менің осциллографым 3,17 В көрсетті, мен оның немен байланысты екенін түсінбедім. Сондықтан 3,17В-ты 4095-ке бөлсек, біз 0,000774В мәнін аламыз - бұл бөлу бағасы. Яғни, ADC нәтижесін алған соң, мысалы, 2711, мен оны жай ғана 0,000774 В көбейтіп, 2,09 В аламын.
Біздің міндетімізде кернеу тек «делдал» болып табылады, біз оны әлі де амперге айналдыруымыз керек. Ол үшін нәтижеден 2,38 В алып, қалғанын 0,02 [В/А] бөлу керек. Нәтиже мына формула:
Float I_out = ((((float)data_adc * presc)-2,38)/0,02);
Микроконтроллерге микробағдарламаны жүктеп, нәтижелерді көру уақыты келді:
7-сурет - Датчиктен алынған өлшеу деректерінің нәтижелері және оларды өңдеу
Мен схеманың өз тұтынуын өлшедім, сіз көріп тұрғандай 230 мА. Дәл сол нәрсені тексерілген фликпен өлшегеннен кейін тұтыну 201 мА екені белгілі болды. Жақсы - бір ондық бөлшектің дәлдігі қазірдің өзінде өте керемет. Мен неге түсіндіремін ... Өлшенетін токтың диапазоны 0..100А, яғни 1А дейінгі дәлдік 1%, ал ампердің оннан бір бөлігіне дейінгі дәлдік қазірдің өзінде 0,1%! Есіңізде болсын, бұл ешқандай схемалық шешімдерсіз. Мен сүзгіден өткізетін қуат құбырларын іліп қоюға тым жалқау болдым.
Енді мен қуат көзінің қысқа тұйықталу тогын (SC) өлшеуім керек. Мен тұтқаны максималды айналдырып, келесі суретті аламын:
8-сурет - Қысқа тұйықталу токының өлшемдері
Шындығында, бастапқы амперметрі бар көздегі көрсеткіштер:
9-сурет – АҚ шкаласы бойынша мән
Шындығында, ол 3.09А көрсетті, бірақ мен суретке түсіріп жатқанда, орама қызып, оның кедергісі артып, сәйкесінше ток төмендеді, бірақ бұл соншалықты қорқынышты емес.
Қорытындылай келе, мен не айтарымды да білмеймін. Менің мақалам жаңадан бастаған радиоәуесқойларға қиын сапарда көмектеседі деп үміттенемін. Мүмкін біреуге менің материалды ұсыну формасы ұнайтын шығар, содан кейін мен әртүрлі компоненттермен жұмыс істеу туралы мерзімді түрде жазуды жалғастыра аламын. Тақырып бойынша тілектеріңізді түсініктемелерде білдіре аласыз, мен ескеруге тырысамын.
Ағымды тұтынуды бақылау үшін қозғалтқыштардың блокталуын немесе жүйенің авариялық қуатсыздануын түзетіңіз.
Жоғары кернеумен жұмыс істеу денсаулыққа қауіпті!
Терминал блогының бұрандаларына және олардың терминалдарына тию электр тогының соғуына әкелуі мүмкін. Тұрмыстық желіге қосылған болса, тақтаны ұстамаңыз. Дайын құрылғы үшін оқшауланған корпусты пайдаланыңыз.
Егер сіз сенсорды жалпы 220 В желісімен жұмыс істейтін электр құрылғысына қалай қосу керектігін білмесеңіз немесе күмәндансаңыз, тоқтаңыз: өртті бастауға немесе өзіңізді өлтіруге болады.
Сіз құрылғының жұмыс принципін және жоғары кернеумен жұмыс істеудің қауіптілігін нақты түсінуіңіз керек.
Бейне шолу
Қосылу және орнату
Сенсор басқару электроникасымен үш сым арқылы байланысады. Датчиктің шығысы аналогтық сигнал болып табылады. Arduino немесе Iskra JS қосылған кезде Troyka Shield пайдалану ыңғайлы, ал сымдардан құтылғысы келетіндер үшін Troyka Slot Shield қолайлы. Мысалы, модульден кабельді A0 аналогтық пинге қатысты Troyka Shield контактілерінің тобына қосамыз. Жобада кез келген аналогтық түйреуіштерді пайдалануға болады. 
Жұмыс үлгілері
Сенсормен жұмыс істеуді жеңілдету үшін біз сенсордың аналогтық шығыс мәндерін миллиамперге түрлендіретін TroykaCurrent кітапханасын жаздық. Төменде сипатталған тәжірибелерді қайталау үшін оны жүктеп алып, орнатыңыз.
Тұрақты токты өлшеу
Тұрақты токты өлшеу үшін сенсорды жарықдиодты жолақ пен қуат көзі арасындағы ашық тізбекке қосыңыз. Тұрақты токтың миллиампердегі ағымдағы мәнін Сериялық портқа шығарайық. 
Айнымалы токты өлшеу
Айнымалы токты өлшеу үшін сенсорды айнымалы кернеу көзі мен жүктеме арасындағы ашық тізбекке қосамыз. Сериялық портқа миллиампердегі айнымалы токтың ағымдағы мәнін шығарайық. 
Тақта элементтері
Сенсор ACS712ELCTR-05B
ACS712ELCTR-05B ток датчигі Холл эффектісіне негізделген, оның мәні келесідей: егер магнит өрісіне ток өткізгіш орналастырылса, оның шеттерінде ток бағытына перпендикуляр бағытталған ЭҚК пайда болады және магнит өрісінің бағыты. 
Микросұлба құрылымдық жағынан Холл сенсорынан және мыс өткізгіштен тұрады. Мыс өткізгіш арқылы өтетін ток магнит өрісін тудырады, оны Холл элементі қабылдайды. Магнит өрісі ток күшіне сызықтық тәуелді.
Датчиктің шығыс кернеуінің деңгейі өлшенген токқа пропорционал. Өлшеу диапазоны -5 А-дан 5 А-ға дейін. Сезімталдық - 185 мВ/А. Ток болмаған жағдайда шығыс кернеуі қоректену кернеуінің жартысына тең болады. 
Ағымдық сенсор бұранданың астындағы төсемдер арқылы ашық тізбектегі жүктемеге қосылады. Тұрақты токты өлшеу үшін токтың бағыттарын ескере отырып, сенсорды қосыңыз, әйтпесе қарама-қарсы белгісі бар мәндерді аласыз. Айнымалы ток үшін полярлық маңызды емес.
Үш сымды контурды қосуға арналған контактілер
Модуль басқару электроникасына үш сым арқылы қосылған. Үш сымды контурдың контактілерінің мақсаты:
Қуат (V) - қызыл сым. Құжаттама негізінде сенсор 5 вольттан қуат алады. Сынақ нәтижесінде модуль 3,3 вольттан да жұмыс істейді.
Жерге (G) - қара сым. Микроконтроллердің жерге қосылуы керек;
Сигнал (S) - сары сым. Микроконтроллердің аналогтық кірісіне қосылған. Ол арқылы басқару тақтасы сенсордан сигналды оқиды.
Әртүрлі технологиялық процестерді табысты автоматтандыру, аспаптарды, құрылғыларды, машиналар мен механизмдерді тиімді басқару үшін көптеген параметрлер мен физикалық шамаларды үнемі өлшеп, бақылау қажет. Сондықтан басқарылатын құрылғылардың күйі туралы ақпарат беретін сенсорлар автоматты жүйелердің ажырамас бөлігіне айналды.
Негізінде әрбір сенсор реттеуші, сигналдық, өлшеу және басқару құрылғыларының құрамдас бөлігі болып табылады. Оның көмегімен бір немесе басқа басқарылатын шама сигналдың белгілі бір түріне түрлендіріледі, бұл алынған ақпаратты өлшеуге, өңдеуге, тіркеуге, беруге және сақтауға мүмкіндік береді. Кейбір жағдайларда сенсор бақылаудағы процестерге әсер етуі мүмкін. Бұл қасиеттердің барлығына көптеген құрылғылар мен микросұлбаларда қолданылатын ток сенсоры толығымен ие. Ол электр тогының әсерін одан әрі пайдалану үшін ыңғайлы сигналдарға түрлендіреді.
Датчиктердің классификациясы
Әртүрлі құрылғыларда қолданылатын сенсорлар белгілі бір сипаттамаларға сәйкес жіктеледі. Егер кіріс мәндерін өлшеу мүмкін болса, олар: электрлік, пневматикалық, жылдамдық датчиктері, механикалық орын ауыстырулар, қысым, үдеу, күш, температура және басқа параметрлер болуы мүмкін. Олардың ішінде электрлік және магниттік шамаларды өлшеу шамамен 4% құрайды.
Әрбір сенсор кіріс мәнін кейбір шығыс параметріне түрлендіреді. Осыған байланысты басқару құрылғылары электрлік емес және электрлік болуы мүмкін.
Соңғыларының ең көп тарағандары:
- Тұрақты ток сенсорлары
- Айнымалы ток амплитудасының сенсорлары
- Қарсылық сенсорлары және басқа ұқсас құрылғылар.
Электрлік сенсорлардың басты артықшылығы - ақпаратты белгілі бір қашықтыққа жоғары жылдамдықпен беру мүмкіндігі. Цифрлық кодты пайдалану өлшеу құралдарының жоғары дәлдігін, жылдамдығын және жоғары сезімталдығын қамтамасыз етеді.
Жұмыс принципі
Жұмыс принципі бойынша барлық сенсорлар екі негізгі түрге бөлінеді. Олар генератор болуы мүмкін - кіріс мәндерін электрлік сигналға тікелей түрлендіру. Параметрлік сенсорларға кіріс мәндерін сенсордың өзгерген электрлік параметрлеріне түрлендіретін құрылғылар кіреді. Сонымен қатар, олар реостатикалық, омдық, фотоэлектрлік немесе оптоэлектрондық, сыйымдылық, индуктивті және т.б.
Барлық сенсорлардың жұмысына белгілі талаптар қойылады. Әрбір құрылғыда кіріс және шығыс мәндері бір-бірімен тікелей байланысты болуы керек. Барлық сипаттамалар уақыт өте тұрақты болуы керек. Әдетте, бұл құрылғылар жоғары сезімталдықпен, шағын өлшеммен және салмақпен сипатталады. Олар әртүрлі жағдайларда жұмыс істей алады және әртүрлі тәсілдермен орнатылуы мүмкін.
Қазіргі ток сенсорлары
Ток сенсорлары - электр тізбектеріндегі тұрақты немесе айнымалы токтың күшін анықтайтын құрылғылар. Олардың конструкциясы саңылауы мен компенсациялық орамасы бар магниттік ядроны, сондай-ақ электр сигналдарын өңдейтін электронды тақтаны қамтиды. Негізгі сезімтал элемент - магниттік тізбектің саңылауына бекітілген және күшейткіштің кірісіне қосылған Холл сенсоры.
Жұмыс принципі, әдетте, барлық осындай құрылғылар үшін бірдей. Өлшенетін токтың әсерінен магнит өрісі пайда болады, содан кейін Холл сенсорының көмегімен сәйкес кернеу пайда болады. Әрі қарай, бұл кернеу шығыста күшейтіледі және шығыс орамасына беріледі.
Ток сенсорларының негізгі түрлері:
Тікелей пайда сенсорлары (O/L). Олардың өлшемі мен салмағы аз, қуатты аз тұтыну. Сигналдарды түрлендіру ауқымы айтарлықтай кеңейтілді. Бастапқы тізбектегі жоғалтуларды болдырмайды. Құрылғының жұмысы бастапқы ток тудыратын магнит өрісіне негізделген IP. Әрі қарай, магнит өрісі магнит тізбегінде шоғырланған және оны ауа саңылауындағы Холл элементімен одан әрі түрлендіру. Холл элементінен алынған сигнал күшейтіледі және шығыста бастапқы токтың пропорционалды көшірмесі қалыптасады.
Ток сенсорлары (Eta). Олар кең жиілік диапазонымен және кеңейтілген түрлендіру диапазонымен сипатталады. Бұл құрылғылардың артықшылығы төмен қуат тұтыну және аз кідіріс. Құрылғының жұмысы 0-ден +5 вольтке дейінгі бірполярлы қуат көзімен қамтамасыз етіледі. Құрылғының жұмысы компенсация түрін және тікелей күшейтуді қолданатын біріктірілген технологияға негізделген. Бұл сенсор өнімділігін айтарлықтай жақсартуға және теңгерімді жұмыс істеуге ықпал етеді.
Компенсациялық ток сенсорлары (C/L). Олар кең жиілік диапазоны, жоғары дәлдік және төмен кідіріспен ерекшеленеді. Бұл түрдегі аспапта бастапқы сигналдың жоғалуы, тамаша сызықтық сипаттамалары және төмен температураның ауытқуы жоқ. Бастапқы токпен жасалған магнит өрісінің компенсациясы IP, қайталама орамда пайда болған бірдей өрістің арқасында пайда болады. Екінші реттік өтемдік токтың генерациясын Холл элементі және датчиктің электроникасының өзі жүзеге асырады. Сайып келгенде, қайталама ток бастапқы токтың пропорционалды көшірмесі болып табылады.
Өтемдік ток сенсорлары (C түрі). Бұл құрылғылардың сөзсіз артықшылықтары кең жиілік диапазоны, ақпараттың жоғары дәлдігі, тамаша сызықтық және температураның төмендеуі болып табылады. Сонымен қатар, бұл аспаптар қалдық токтарды (CD) өлшей алады. Олардың оқшаулану деңгейі жоғары және бастапқы сигналға әсері азаяды. Дизайн екі тороидты магниттік тізбектен және екі қайталама орамнан тұрады. Датчиктердің жұмысы ампер-бұрылымдардың орнын толтыруға негізделген. Бастапқы тізбектен шағын мәні бар ток бастапқы резистор мен бастапқы орам арқылы өтеді.
PRIME ток сенсорлары. Айнымалы токты түрлендіру кең динамикалық диапазонды пайдаланады. Құрал жақсы сызықтылықпен, төмен температура жоғалтуымен және магниттік қанықтығымен ерекшеленеді. Дизайндың артықшылығы - шағын өлшемдер мен салмақ, әртүрлі шамадан тыс жүктемелерге жоғары төзімділік. Көрсеткіштердің дәлдігі кабельдің тесікте қалай орналасқанына және сыртқы өрістерге әсер етпейтініне байланысты емес. Бұл сенсор дәстүрлі ашық катушканы пайдаланбайды, бірақ сенсорлық баспа платалары бар сенсор басы. Әрбір тақта екі бөлек ауа өзегі бар катушкалардан тұрады. Олардың барлығы бір негізгі баспа платасына орнатылған. Датчик тақталарынан екі концентрлік контур қалыптасады, олардың шығыстарында индукцияланған кернеу жинақталады. Нәтижесінде өлшенетін токтың амплитудасы мен фазасының параметрлері туралы ақпарат алынады.
Ағымдық сенсорлар (IT түрі). Олар жоғары оқу дәлдігімен, кең жиілік диапазонымен, төмен шығыс сигнал шуымен, жоғары температураның тұрақтылығымен және төмен айқаспамен сипатталады. Бұл сенсорлардың дизайнында Холл элементтері жоқ. Бастапқы ток магнит өрісін жасайды, ол одан әрі қайталама токпен өтеледі. Шығу кезінде қайталама ток бастапқы токтың пропорционалды көшірмесі болып табылады.
Қазіргі тізбектердегі ток датчиктерінің артықшылықтары
Ағымдағы сенсорларға негізделген чиптер энергияны үнемдеуде үлкен рөл атқарады. Бұған төмен қуат пен қуат тұтынуы ықпал етеді. Интегралдық микросхемаларда барлық қажетті электрондық компоненттер біріктірілген. Құрылғылардың сипаттамалары магнит өрісінің сенсорлары мен барлық басқа белсенді электрониканың бірлескен жұмысының арқасында айтарлықтай жақсарды.
Қазіргі заманғы ток сенсорлары өлшемді одан әрі азайтады, өйткені барлық электроника бір жалпы чипке біріктірілген. Бұл жаңа инновациялық ықшам дизайн шешімдеріне, соның ішінде бастапқы шинаға арналған шешімдерге әкелді. Әрбір жаңа ток сенсоры оқшаулауды арттырды және электрондық компоненттердің басқа түрлерімен сәтті әрекеттеседі.
Датчиктердің соңғы конструкциялары оларды бастапқы өткізгішті ажыратпай-ақ қолданыстағы қондырғыларға орнатуға мүмкіндік береді. Олар екі бөліктен тұрады және алынбалы болып табылады, бұл бұл бөліктерді бастапқы өткізгішке ешқандай ажыратусыз орнатуды жеңілдетеді.
Әрбір сенсор үшін алдын ала есептеулерді жасауға және ең оңтайлы пайдалану орнын анықтауға мүмкіндік беретін барлық қажетті ақпаратты көрсететін техникалық құжаттама бар.
