Аналогов амперметър с ACS712
/kn34pc.com/конструкции/...

В магазинната мрежа се продават модули изградени на базата на интегралната схема ACS712 с интегриран сензор за измерване на ток използващ ефекта на Хол. Те са предназначени за свързване към схеми с микроконтролери и чрез подходяща програма може да се изписва стойността на измерения ток върху дисплей. Възможна е и употребата им в аналогови схеми. Съществуват три разновидности модули за измерване на ток: до 5А, 20А и 30А, с възможност за измерване на постоянен и променлив ток. Изходът на модула е напрежение, което се променя в зависимост от измервания ток с чувствителност съответно 180mV/A, 100mV/A и 66mV/A. Особеното тук е, че при 0А на входа изхода е с напрежение 2,5V, колкото е половината от захранващото напрежение 5V.

На фигура 1 могат да се видят схемата на ACS712 и графиката на зависимостта между измервания ток и изходното напрежение.

фиг.1

За да се направи аналогов уред и измери изходното напрежение със стрелкова измервателна система е необходимо тя да се включи към схема за нулиране със съпротивителен делител.

фиг.2

С потенциометъра R3 се изравняват напреженията от двете страни на измервателната система при нулев ток така, че стрелката да е на нулево показание. При увеличение на измервания ток показанието на стрелката може да се регулира с потенциометъра R1 и при максимален за модула ток стрелката се настройва на последното деление.

По-интересно е обаче изходното напрежение на модула да се измери с аналогов волтметър изграден на базата на операционен усилвател с двуполярно захранващо напрежение. Мнозина навярно вече имат такъв волтметър.

Експериментирах с модул за измерване на максимален ток 5А. За да се изравнят потенциалите на изхода на модула и входа на волтметъра и без да се променя схемата на волтметъра, освен настройката на входния делител, направих захранването на модула двуполярно. Така се получи следната схема на амперметър за постоянен ток (фигура 3):

фиг.3

Стрелковата измервателна система е линейна, с ток на пълно отклонение 50µА. За други измервателни системи може да се наложи да се повиши усилването на операционния усилвател, което зависи от съотношението на R7 и R8. Например за измервателна система 1mA е необходимо R7 да се повиши на 100kΩ. Нулирането на волтметъра става с потенциометъра R4. Настройката се извършва с R3. Най-добре е на максимален за модула ток и крайно деление на скалата за получаване на най-голяма точност.

Захранването на модула осъществих с две интегрални схеми TL431: източник на опорно напрежение с възможност за регулиране. При посочения на схемата начин на свързване напрежението е 2,5V или общо 5V. Съпротивленията R9 и R10 се избират с не голяма стойност 120Ω за да се осигури необходимия ток който е около 10mA . На модула има светодиод с консумация 3mA. Поставил съм и ценеров диод 5,1V (не показан на схемата) на захранването непосредствено на платката с ACS712 за защита при проблеми със захранващото напрежение.

Схемата работи много устойчиво, без никакви промени в показанието при продължително измерване.

Тъй като измервателната система е от изработен преди време волтметър, вградих амперметъра в кутията на волтметъра. Схемата на волтметъра с обхвати 500V, 50V и 10V променливо и постоянно напрежение не е показана и за да не правя особени промени,  монтирах само един ЦК ключ за превключване на системата и индикатор на режима на работа – волтметър или амперметър, показани на фигура 4.

фиг.4

Ключът е с три контактни системи и освен измервателната система превключва сегментите a, g и d на седемсегментния индикатор. Така се изписват буквите А и U в зависимост от режима на работа на уреда – като амперметър или волтметър. Захранващото напрежение за индикатора се подава през съпротивлението R1 и може да се вземе преди или след интегралния стабилизатор 7805. R1 е със стойност съответно 10kΩ или 1kΩ. Поляритетът също не показан, тъй като зависи от използвания индикатор – с общ анод или общ катод. Ключът и индикаторут са монтирани на лицевия панел. Буксите за измерване на тока и потенциометърът за нулиране, поради липса на достатъчно място, са монтирани на задния капак на уреда.

 

Петко Петков, Бургас
29 октомври 2022 година