🙅🏾 🍵 ⚱️ हॉल प्रभाव वर्तमान सेंसर के साथ काम करें: ACS758 👯 💐 💆🏼

सभी को नमस्कार!

शायद यह अपने आप को थोड़ा सा पेश करने के लायक है - मैं एक नियमित सर्किट इंजीनियर हूं जो प्रोग्रामिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स के कुछ अन्य क्षेत्रों में भी रुचि रखता है: डीएसपी, एफपीजीए, रेडियो संचार और कुछ अन्य। हाल ही में, मैंने SDR रिसीवर्स में हेडलॉन्ग किया। पहले तो मैं अपने पहले लेख (आखिरी उम्मीद नहीं) को कुछ और गंभीर विषय के लिए समर्पित करना चाहता था, लेकिन कई लोगों के लिए यह केवल पढ़ने का विषय बन जाएगा और इससे कोई लाभ नहीं होगा। इसलिए, विषय को अत्यधिक विशिष्ट और विशेष रूप से लागू किया गया था। मैं यह भी नोट करना चाहता हूं कि, शायद, उन सभी लेखों और प्रश्नों को सर्किट डिजाइनर की तरफ से अधिक माना जाएगा, न कि प्रोग्रामर या किसी और से। अच्छा - चलो चलें!

बहुत पहले नहीं, मैंने "आवासीय भवन की बिजली आपूर्ति के लिए निगरानी प्रणाली" के डिजाइन का आदेश दिया, ग्राहक उपनगरीय घरों के निर्माण में लगे हुए हैं, इसलिए आप में से कुछ ने पहले से ही मेरा डिवाइस देखा होगा। इस उपकरण ने प्रत्येक इनपुट चरण और वोल्टेज पर खपत धाराओं को मापा, साथ ही साथ पहले से स्थापित स्मार्ट होम सिस्टम में रेडियो चैनल के माध्यम से डेटा भेजना + वह घर पर इनपुट पर स्टार्टर को काटने में सक्षम था। लेकिन आज की बातचीत उनके बारे में नहीं होगी, बल्कि उनके छोटे लेकिन बहुत महत्वपूर्ण घटक के बारे में होगी - वर्तमान सेंसर। और जैसा कि आप पहले ही लेख के शीर्षक से समझ चुके हैं, ये Allegro - ACS758 -100 से "गैर-संपर्क" वर्तमान सेंसर होंगे ।
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डेटाशीट, जिसके बारे में मैं सेंसर के बारे में बात करूंगा, यहां पाया जा सकता है । जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, अंकन के अंत में "100" नंबर अधिकतम वर्तमान है जिसे सेंसर माप सकता है। सच कहूं - मुझे इस बारे में संदेह है, यह मुझे लगता है कि निष्कर्ष केवल 200 ए का सामना लंबे समय तक नहीं कर सकता है, हालांकि यह वर्तमान को मापने के लिए काफी उपयुक्त है। मेरे डिवाइस में, समस्याओं के बिना एक 100A सेंसर लगातार कम से कम 35A से गुजरता है लगातार + 60A तक खपत चोटियों हैं।

चित्र 1 - सेंसर ACS758-100 की उपस्थिति (50/200)

लेख के मुख्य भाग पर जाने से पहले, मैं आपको दो स्रोतों से परिचित करने का सुझाव देता हूं। यदि आपको इलेक्ट्रॉनिक्स का बुनियादी ज्ञान है, तो वे बेमानी हो जाएंगे और इस पैराग्राफ को छोड़ने के लिए स्वतंत्र महसूस करेंगे। मैं बाकी को सामान्य विकास और समझ के लिए जाने की सलाह देता हूं:

1) हॉल प्रभाव। फेनोमेनन और ऑपरेशन
2 का सिद्धांत ) आधुनिक वर्तमान सेंसर
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खैर, चलो सबसे महत्वपूर्ण, अर्थात्, अंकन के साथ शुरू करते हैं। मैं www.digikey.com पर 90% मामलों में घटक खरीदता हूं। रूस में 5-6 दिनों में घटक आते हैं, साइट पर शायद सब कुछ है, और बहुत सुविधाजनक पैरामीट्रिक खोज और प्रलेखन भी है। तो परिवार में संवेदकों की एक पूरी सूची " ACS758 " के अनुरोध पर वहां मिल सकती है । मेरे सेंसर वहां खरीदे गए थे - ACS758LCB-100B ।

डेटाशीट के अंदर, सब कुछ अंकन के अनुसार चिह्नित है, लेकिन मैं अभी भी मुख्य बिंदु " 100V " पर ध्यान देता हूं :

1) 100 एम्पीयर में माप सीमा है, अर्थात, मेरा सेंसर 100 ए तक माप सकता है;
2) " बी " - यह पत्र विशेष ध्यान देने योग्य है, इसके स्थान पर " यू " अक्षर भी हो सकता है। अक्षर B के साथ सेंसरप्रत्यावर्ती धारा को मापने में सक्षम, और तदनुसार प्रत्यक्ष। यू अक्षर के साथ एक सेंसर केवल प्रत्यक्ष वर्तमान को माप सकता है।

इसके अलावा डेटाशीट की शुरुआत में इस विषय पर एक उत्कृष्ट प्लेट है:

चित्र 2 - ACS758 परिवार के वर्तमान सेंसर के प्रकार

इसके अलावा, इस तरह के सेंसर का उपयोग करने का एक सबसे महत्वपूर्ण कारण गैल्वेनिक अलगाव था । पावर टर्मिनल 4 और 5 विद्युत से जुड़े नहीं हैं 1,2,3 टर्मिनलों से जुड़े हैं। इस सेंसर में, संचार केवल एक प्रेरित क्षेत्र के रूप में होता है।

इस तालिका में एक और महत्वपूर्ण पैरामीटर दिखाई दिया - वर्तमान पर आउटपुट वोल्टेज की निर्भरता। इस प्रकार के सेंसर की ख़ासियत यह है कि इसमें एक वोल्टेज आउटपुट होता है, न कि करंट, जैसे कि क्लासिकल करंट ट्रांसफॉर्मर, जो बहुत सुविधाजनक होता है। उदाहरण के लिए, सेंसर आउटपुट को सीधे माइक्रोकंट्रोलर के एडीसी इनपुट से जोड़ा जा सकता है और रीडिंग ले सकते हैं।

मेरे सेंसर यह मान है 20 mV / ए । इसका मतलब यह है कि जब वर्तमान 1 ए सेंसर के टर्मिनलों 4-5 से बहता है, तो इसके आउटपुट में वोल्टेज 20 एमवी बढ़ जाएगा । मुझे लगता है कि तर्क स्पष्ट है।

अगले पल, आउटपुट वोल्टेज क्या होगा? यह देखते हुए कि भोजन "मानव" है, यानी, एकध्रुवीय, तब एसी को मापने के दौरान, "संदर्भ बिंदु" होना चाहिए। इस सेंसर में, यह संदर्भ बिंदु 1/2 बिजली की आपूर्ति (Vcc) है। ऐसा समाधान अक्सर होता है और यह सुविधाजनक है। जब धारा एक दिशा में प्रवाहित होती है, तो आउटपुट " 1/2 Vcc + I * 0.02V " होगा, दूसरे आधे चक्र में, जब धारा विपरीत दिशा में प्रवाहित होगी, तो आउटपुट वोल्टेज " 1/2 Vcc - I * 0.02V " होगा। आउटपुट पर, हमें एक साइन लहर मिलती है, जहां "शून्य" 1 / 2Vcc है । यदि हम प्रत्यक्ष धारा को मापते हैं, तो आउटपुट " 1/2 Vcc + I * 0.02V " होगा, फिर जब ADC पर डेटा संसाधित किया जाता है, तो हम बस निरंतर घटक 1/2 Vcc को घटाते हैं।और हम सच्चे डेटा के साथ काम करते हैं, जो कि I * 0.02V के शेष के साथ है ।

अब यह अभ्यास में परीक्षण करने का समय है कि मैंने ऊपर वर्णित किया था, या बल्कि, डेटाशीट में घटाया गया था। सेंसर के साथ काम करने और इसकी क्षमताओं की जांच करने के लिए, मैंने इसे "मिनी-स्टैंड" बनाया:

चित्र 3 - वर्तमान सेंसर का परीक्षण करने के लिए साइट

सबसे पहले, मैंने सेंसर को बिजली लागू करने और इसके उत्पादन को मापने के लिए यह सुनिश्चित करने का निर्णय लिया कि यह "शून्य" है। उसने 1/2 Vcc लिया है । कनेक्शन आरेख को डेटाशीट में लिया जा सकता है, लेकिन, बस परिचित होने के लिए, मैंने समय बर्बाद नहीं किया और पावर पिन के लिए फ़िल्टर कैपेसिटर + आरटी कम-पास फिल्टर को वाउट पिन पर स्कैल्प किया। एक असली डिवाइस में, उनके बिना कहीं नहीं! मुझे अंत में निम्नलिखित चित्र मिला:

चित्र 4 -

शक्ति लागू होने पर "शून्य" मापने का परिणाममेरे STM32VL-डिस्कवरी स्कार्फ से 5V , मैंने इन परिणामों को देखा - 2.38V । पहला सवाल जो सामने आया: " क्यों 2.38, और 2.5 को डेटाशीट में वर्णित नहीं? " सवाल लगभग तुरंत गायब हो गया - मैंने डिबगिंग के लिए पावर बस को मापा, और वहां 4.76-4.77V था। लेकिन बात यह है कि बिजली यूएसबी से आती है, पहले से ही 5 वी है, यूएसबी के बाद एक रैखिक स्टेबलाइज़र LM7805 है, और यह स्पष्ट रूप से 40 एमवी ड्रॉप के साथ एलडीओ नहीं है। यहाँ पर, यह लगभग 250 mV है। ठीक है, ठीक है, यह महत्वपूर्ण नहीं है, यह जानने के लिए मुख्य बात यह है कि "शून्य" 2.38 वी है। यह निरंतर है कि एडीसी से डेटा संसाधित करते समय मैं इसे घटा दूंगा।

और अब हम पहला माप लेंगे, अब तक केवल एक आस्टसीलस्कप की मदद से। मैं अपनी समायोज्य बिजली आपूर्ति के शॉर्ट-सर्किट वर्तमान को मापूंगा , यह 3.06A है। यह और अंतर्निहित एमीटर शो और फ्लुका ने एक ही परिणाम दिया। : ठीक है, बिजली की आपूर्ति आउटपुट पैर 4 और सेंसर (तस्वीर मैं vituha कलाकारों में) के 5 से कनेक्ट और देखो क्या होता

वर्तमान माप पीएसयू शॉर्ट सर्किट - चित्रा 5

वोल्टेज हम देख सकते हैं, Vout बढ़ गया है 2.44V को 2.38V से । यदि आप ऊपर निर्भरता को देखते हैं, तो हमें 2.38V + 3.06A * 0.02V / A प्राप्त करना चाहिए , जो 2.44V के मान से मेल खाता है। परिणाम अपेक्षाओं को पूरा करता है, 3 ए के वर्तमान में हमें 60 एमवी के बराबर "शून्य" की वृद्धि हुई । निष्कर्ष - सेंसर काम करता है, आप पहले से ही एमके की मदद से इसके साथ काम कर सकते हैं।

अब आपको वर्तमान सेंसर को STM32F100RBT6 माइक्रोकंट्रोलर पर ADC पिन में से एक के साथ जोड़ने की आवश्यकता है। कंकड़ ही बहुत औसत दर्जे का है, सिस्टम आवृत्ति केवल 24 मेगाहर्ट्ज है, लेकिन यह स्कार्फ बहुत बच गया है और खुद को साबित कर दिया है। मैं इसे पहले से ही, शायद, लगभग 5 वर्षों का मालिक हूं, क्योंकि यह तब प्राप्त हुआ जब एसटी ने उन्हें दाएं और बाएं बांटा।

सबसे पहले, आदत से बाहर, मैं सेंसर के बाद एक गुणांक के साथ एक ऑप-एम्प रखना चाहता था। "1" हासिल करें, लेकिन, संरचनात्मक आरेख को देखते हुए, मैंने महसूस किया कि वह पहले से ही अंदर खड़ा था। केवल विचार करने वाली बात यह है कि अधिकतम वर्तमान में आउटपुट पावर Vcc सेंसर की बिजली आपूर्ति के बराबर होगी, यानी लगभग 5V, और STM 0 से 3.3V तक माप सकते हैं, इसलिए इस मामले में प्रतिरोधक वोल्टेज डिवाइडर लगाना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, 1: 1.5 या 1: 2। मेरा वर्तमान डरावना है, इसलिए मैंने इस क्षण को अब तक उपेक्षित किया है। मेरा परीक्षण उपकरण कुछ इस तरह दिखता है:

चित्र 6 - हमारे "एमीटर" को रखना

इसके अलावा, परिणामों की कल्पना करने के लिए, मैंने ILI9341 नियंत्रक पर चीनी डिस्प्ले को खराब कर दिया, लाभ हाथ में पड़ा था, लेकिन मेरे हाथ इसे बिल्कुल भी नहीं ले गए। उसके लिए एक पूर्ण पुस्तकालय लिखने के लिए, उसने कुछ घंटों और एक कप कॉफी को मार दिया, क्योंकि डेटशीट आश्चर्यजनक रूप से सूचनात्मक थी, जो जैकी चैन के बेटों के शिल्प के लिए दुर्लभ है।

अब आपको माइक्रोकंट्रोलर के एडीसी का उपयोग करके वाउट को मापने के लिए एक फ़ंक्शन लिखने की आवश्यकता है। मैं विस्तार से नहीं बताऊंगा, एसटीएम 32 के अनुसार पहले से ही सूचना और सबक का एक समुद्र है। तो बस देखो:

uint16_t get_adc_value()
    {
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
    while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
    }

इसके बाद, मुख्य निकाय या व्यवधान के निष्पादन योग्य कोड में एडीसी को मापने के परिणाम प्राप्त करने के लिए, आपको निम्नलिखित लिखने की आवश्यकता है:

 data_adc = get_adc_value();

पहले से घोषित किया गया data_adc चर:

 extern uint16_t data_adc;

परिणामस्वरूप, हमें वैरिएबल डेटा_एडीसी मिलता है, जो 0 से 4095 तक मान लेता है, क्योंकि STM32 में ADC 12 बिट है। इसके बाद, हमें "तोते" में परिणाम को हमारे लिए और अधिक परिचित रूप में, यानी एम्पीयर में बदलना होगा। इसलिए, आपको पहले विभाजन की कीमत की गणना करनी चाहिए। 3.3V बस में स्टेबलाइज़र के बाद, मेरे आस्टसीलस्कप ने 3.17V दिखाया, मुझे समझ नहीं आया कि यह किसके साथ जुड़ा था। इसलिए, 4095 तक 3.17 वी को विभाजित करते हुए, हमें 0.000774V मूल्य मिलता है - यह विभाजन की कीमत है। अर्थात्, एडीसी से परिणाम प्राप्त करना, उदाहरण के लिए, 2711, मैं बस इसे 0.000774V से गुणा करता हूं और 2.05V प्राप्त करता हूं।

हमारे कार्य में, तनाव केवल एक "मध्यस्थ" है, हमें अभी भी इसे एम्पीयर में बदलने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, हमें परिणाम से 2.38B घटाना होगा, और शेष को 0.02 [बी / ए] से विभाजित करना होगा। परिणाम यह सूत्र है:

float I_out = ((((float)data_adc * presc)-2.38)/0.02);

खैर, यह फर्मवेयर को माइक्रोकंट्रोलर में भरने और परिणाम देखने का समय है:

चित्रा 7 - सेंसर डेटा के मापन परिणाम और उनके प्रसंस्करण मैंने

सर्किट की अपनी खपत को मापा, जैसा कि 230 एमए देखा गया था। सत्यापित फ्लूक के साथ समान मापा जाने पर, यह पता चला कि खपत 201 एमए है। अच्छी तरह से - एक दशमलव स्थान के साथ सटीकता पहले से ही बहुत अच्छी है। मैं समझाऊंगा कि क्यों ... मापा वर्तमान की सीमा 0..100A है, अर्थात 1 ए तक सटीकता 1% है, और एक एम्पीयर के दसियों तक सटीकता पहले से ही 0.1% है! और कृपया ध्यान दें, यह बिना किसी सर्किटरी समाधान के है। मैं खाने के लिए फिल्टर कंडक्टर लटकाने के लिए बहुत आलसी था।

अब आपको मेरे शक्ति स्रोत के शॉर्ट सर्किट करंट (शॉर्ट सर्किट) को मापने की आवश्यकता है। मैं हैंडल को अधिकतम मोड़ देता हूं और निम्नलिखित चित्र प्राप्त करता हूं: चित्रा 8 - शॉर्ट-

सर्किट वर्तमान माप

ठीक है, वास्तव में स्रोत पर स्वयं के एमीमीटर के साथ रीडिंग:

चित्रा 9 - बीपी पैमाने पर मूल्य

वास्तव में, यह 3.09 ए दिखाया गया था, लेकिन जब मैं फोटो खींच रहा था, तो विटुखा गर्म हो गया था और इसका प्रतिरोध बढ़ गया था, और वर्तमान में, तदनुसार, गिरा, लेकिन यह नहीं हुआ इतना डरावना।

अंत में, मुझे यह भी पता नहीं है कि क्या कहना है। मुझे उम्मीद है कि मेरा लेख किसी तरह से नौसिखिया रेडियो शौकीनों को उनके कठिन तरीके से मदद करेगा। शायद किसी को सामग्री की मेरी प्रस्तुति पसंद आएगी, तो मैं समय-समय पर विभिन्न घटकों के साथ काम करना जारी रख सकता हूं। आप टिप्पणियों में विषय पर अपनी इच्छाओं को व्यक्त कर सकते हैं, मैं इसे ध्यान में रखने की कोशिश करूंगा।

और निश्चित रूप से, मैं कार्यक्रम के लिए स्रोत कोड संलग्न कर रहा हूं , आप देखते हैं कि प्रदर्शन या एडीसी के साथ काम करने के लिए किसे पुस्तकालय की आवश्यकता है। कील 5 में ही प्रोजेक्ट।

हॉल प्रभाव वर्तमान सेंसर के साथ काम करें: ACS758

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