מדידת המתח והזרם תמיד תועיל בעת ביצוע או ניפוי באגים של כל מערכת חשמל. בפרויקט זה אנו הולכים להכין מד זרם דיגיטלי משלנו באמצעות מיקרו-בקר PIC16F877A והחיישן הנוכחי ACS712-5A. פרויקט זה יכול למדוד זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם DC ועם טווח של 0-30A בדיוק של 0.3A. עם מעט שינויים בקוד אתה יכול גם להשתמש במעגל זה כדי למדוד עד 30A. אז בואו נתחיל !!!
חומרים נדרשים:
- PIC16F877A
- 7805 ווסת מתח
- חיישן זרם ACS712
- 16 * 2 תצוגת LCD
- תיבת צומת ועומס (רק לבדיקה)
- חוטי חיבור
- קבלים
- קרש לחם.
- ספק כוח - 12V
עבודה של חיישן זרם ACS712:
לפני שנתחיל בבניית הפרויקט חשוב לנו מאוד להבין את פעולתו של חיישן הזרם ACS712 מכיוון שהוא מרכיב המפתח בפרויקט. מדידת זרם במיוחד זרם זרם חילופין היא תמיד משימה קשה בגלל הרעש יחד עם בעיית בידוד לא נכונה וכו '. אך בעזרת מודול ACS712 זה שתוכנן על ידי דבר אלגרו הפכו להרבה יותר קלים.
מודול זה פועל על פי העיקרון של Hall-effect, שהתגלה על ידי ד"ר אדווין הול. על פי העיקרון שלו, כאשר מוליך מוליך זרם לשדה מגנטי, נוצר מתח על קצוותיו בניצב לכיווני הזרם והשדה המגנטי כאחד. אל לנו להיכנס עמוק מדי למושג, אלא בפשטות אנו משתמשים בחיישן אולם למדידת השדה המגנטי סביב מוליך נושא זרם. מדידה זו תהיה במונחים של מילי-וולט שקראנו להם מתח ההיכל. מתח אולם מדוד זה פרופורציונלי לזרם שזרם דרך המוליך.
היתרון העיקרי של שימוש בחיישן זרם ACS712 הוא שהוא יכול למדוד זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זה בזה והוא גם מספק בידוד בין העומס (עומס זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם מתח). כפי שמוצג בתמונה יש לנו שלושה פינים על המודול שהם Vcc, Vout ו- Ground בהתאמה.
בלוק המסוף הדו פינים הוא המקום בו צריך לעבור את חוט הנשיאה הנוכחי. המודול עובד על + 5 וולט, כך שה- Vcc צריך להיות מופעל על ידי 5 וולט, והאדמה צריכה להיות מחוברת לקרקע של המערכת. לסיכת ה- Vout מתח קיזוז של 2500mV, כלומר כאשר אין זרם הזורם דרך החוט מתח המתח יהיה 2500mV וכאשר הזרם הנוכחי חיובי, המתח יהיה גדול מ- 2500mV וכאשר הזרם הזורם הוא שלילי, מתח יהיה פחות מ 2500mV.
נשתמש במודול ADC של מיקרו-בקר PIC כדי לקרוא את מתח המוצא (Vout) של המודול, אשר יהיה 512 (2500mV) כאשר אין זרם הזורם דרך החוט. ערך זה יקטן ככל שהזרם יזרום לכיוון שלילי ויגדל ככל שהזרם יזרום לכיוון החיובי. הטבלה שלהלן תעזור לך להבין כיצד מתח המוצא וערך ה- ADC משתנים בהתאם לזרם הזורם דרך החוט.
ערכים אלה חושבו על בסיס המידע שנמסר בגליון הנתונים של ACS712. אתה יכול גם לחשב אותם באמצעות הנוסחאות הבאות:
מתח Vout (mV) = (ערך ADC / 1023) * 5000 זרם דרך החוט (A) = (Vout (mv) -2500) / 185
כעת, כשאנו יודעים כיצד עובד חיישן ACS712 ולמה היינו יכולים לצפות ממנו. בואו נמשיך לתרשים המעגל.
תרשים מעגל:
תרשים המעגל השלם של פרויקט מד זרם דיגיטלי זה מוצג בתמונה למטה.
מעגל מד הזרם הדיגיטלי השלם עובד על + 5V המווסת על ידי וסת מתח 7805. השתמשנו ב- LCD 16X2 כדי להציג את ערך הזרם. סיכת הפלט של החיישן הנוכחי (Vout) מחוברת לסיכה השביעית של ה- PIC שהיא ה- AN4 לקריאת המתח האנלוגי.
יתר על כן חיבור הסיכה עבור ה- PIC מוצג בטבלה שלהלן
|
S. לא: |
מספר סיכה |
שם סיכה |
מחובר ל |
|
1 |
21 |
RD2 |
RS של LCD |
|
2 |
22 |
RD3 |
E של LCD |
|
3 |
27 |
RD4 |
D4 של LCD |
|
4 |
28 |
RD5 |
D5 של LCD |
|
5 |
29 |
RD6 |
D6 של LCD |
|
6 |
30 |
RD7 |
D7 של LCD |
|
7 |
7 |
AN4 |
Vout of Sesnor הנוכחי |
אתה יכול לבנות את מעגל המד זרם הדיגיטלי על קרש לחם או להשתמש בלוח perf. אם עקבת אחר מדריכי PIC, תוכל גם לעשות שימוש חוזר בחומרה בה השתמשנו ללימוד מיקרו בקרי PIC. כאן השתמשנו באותו לוח perf שנבנה עבור מהבהב LED עם מיקרו-בקר PIC, כמוצג להלן:
הערה: לא חובה עליכם לבנות לוח זה, תוכלו פשוט לעקוב אחר דיאגרמת המעגלים ולבנות לכם מעגל על לוח לחם ולהשתמש בכל ערכת דומפים להזרקת התוכנית שלכם למיקרו-בקר PIC.
סימולציה:
ניתן לדמות את מעגל המונה הנוכחי הזה באמצעות פרוטאוס לפני שתמשיך בפועל עם החומרה שלך. הקצה את קובץ ה- hex של הקוד שניתן בסוף הדרכה זו ולחץ על כפתור ההפעלה. אתה אמור להיות מסוגל להבחין בזרם על צג ה- LCD. השתמשתי במנורה כעל עומס זרם חילופין, ניתן לשנות את ההתנגדות הפנימית של המנורה על ידי לחיצה עליה כדי לשנות את הזרם הזורם דרכה.
כפי שניתן לראות בתמונה לעיל, המד זרם מציג את הזרם האמיתי שזורם דרך המנורה שנמצא סביב 3.52 A ו- LCD מראה שהזרם יהיה סביב 3.6A. עם זאת, במקרה מעשי אנו עשויים לקבל שגיאה עד 0.2A. ערך ה- ADC והמתח ב- (mV) מוצגים גם על גבי LCD להבנתכם.
תכנות מיקרו-בקר PIC:
כפי שנאמר קודם, את הקוד השלם ניתן למצוא בסוף מאמר זה. הקוד מוסבר בעצמו באמצעות שורות תגובה והוא רק כולל את הרעיון של ממשק LCD עם מיקרו-בקר PIC ושימוש במודול ADC במיקרו-בקר PIC שכבר סיקרנו בהדרכות הקודמות שלנו ללימוד מיקרו-בקרים של PIC.
הערך שנקרא מהחיישן לא יהיה מדויק מכיוון שהזרם מתחלף והוא גם נתון לרעש. לפיכך אנו קוראים את ערך ה- ADC למשך 20 פעמים וממוצע אותו כדי לקבל את הערך הנוכחי המתאים כפי שמוצג בקוד להלן.
השתמשנו באותן נוסחאות שהוסברו לעיל לחישוב המתח והערך הנוכחי.
עבור (int i = 0; i <20; i ++) // ערך קריאה למשך 20 פעמים {adc = 0; adc = ADC_Read (4); // קרא את ADC מתח = adc * 4.8828; // חישבו את המתח אם (מתח> = 2500) // אם הזרם חיובי אמפר + = ((מתח -2500) / 18.5); אחרת אם (מתח <= 2500) // אם הזרם הוא שלילי אמפר + = ((2500-מתח) / 18.5); } מגברים / = 20; // ממוצע הערך שנקרא 20 פעמים
מכיוון שפרויקט זה יכול לקרוא גם זרם זרם זרם הזרם יהיה גם שלילי וחיובי. זהו הערך של מתח היציאה יהיה מעל ומתחת 2500mV. לפיכך, כפי שמוצג להלן אנו משנים את הנוסחאות לזרם שלילי וחיובי כך שלא נקבל ערך שלילי.
אם (מתח> = 2500) // אם הזרם חיובי אמפר + = ((מתח 2500) / 18.5); אחרת אם (מתח <= 2500) // אם הזרם הוא שלילי אמפר + = ((2500-מתח) / 18.5);
באמצעות חיישן זרם 30A:
אם אתה צריך למדוד זרם של יותר מ 5A, אתה יכול פשוט לקנות מודול ACS712-30A ולמשק אותו באותו אופן ולשנות את שורת הקוד שלהלן על ידי החלפת 18.5 ב- 0.66 כמוצג להלן:
אם (מתח> = 2500) // אם הזרם חיובי אמפר + = ((מתח 2500) /0.66); אחרת אם (מתח <= 2500) // אם הזרם הוא שלילי אמפר + = ((2500 מתח) /0.66);
בדוק גם 100mA מד זרם באמצעות מיקרו בקר AVR אם ברצונך למדוד זרם נמוך.
עובד:
לאחר שתתכנת את ה- PIC Microcontroller והכנת את החומרה שלך. כל שעליך לעשות הוא להפעיל את העומס ואת המיקרו-בקר PIC שלך. אתה אמור להיות מסוגל לראות את הזרם שעובר דרך החוט המוצג במסך ה- LCD שלך.
הערה: אם אתה משתמש במודול ASC7125A וודא שהעומס שלך אינו גוזל יותר מ 5A, השתמש גם בחוטי מד גבוהים יותר עבור מוליכים נושאים זרם.
העבודה המלאה של פרויקט מד זרם מבוסס PIC מיקרו-בקר מוצגת בסרטון להלן. מקווה שקיבלתם את הפרויקט ונהניתם לעשות זאת. אם יש לך ספקות אתה יכול לכתוב אותם בסעיף ההערות למטה או לפרסם אותם בפורומים שלנו.