Arduino DIY电流传感器

13,514

19

6

简介:Arduino DIY电流传感器

关于:电子爱好者:热爱探索应用电子和嵌入式系统领域,有助于贡献和分享创意。绿色能源爱好者

你好,希望你做得很好,在本教程中,我将向你展示我如何使用一些非常基本的电子元件和自制分流器的Arduino电流传感器。这种分流器可以很容易地处理大电流,约10-15安培。精度也相当不错,我能够得到非常不错的结果,而测量低电流约100mA。

用品:

  1. Arduino Uno或同等产品和编程线
  2. 运算放大器LM358
  3. 跨接导线
  4. 100千欧电阻器
  5. 220千欧电阻器
  6. 10千欧电阻器
  7. Veroboard或Zero PCB板
  8. 分流器(8至10毫欧)

步骤1:收集所需零件

这个构建需要的主要部件是一个分流器和运算放大器IC。对于我的应用,我使用的是集成电路LM358这是一个双运放8引脚DIP集成电路,其中我只使用一个运算放大器。您还需要为非反相放大器电路电阻。我选择了320K和10K作为我的阻力。你抵抗力的选择完全取决于你想要获得多少有。现在运算放大器由Arduino的5伏供电。因此,我们需要确保当全电流通过分流器时,运算放大器的输出电压应小于5伏,最好是4伏,以保持一定的误差。如果我们选择一个足够高的增益,那么对于一个较低的电流值,运算放大器将进入饱和区,只会给出比任何电流都高5伏的电压价值观。所以呢一定要选择适当的放大器增益值。您还需要一个原型PCB或试验板来尝试这个电路。对于微控制器,我使用Arduino UNO从放大器输出获取输入。您可以选择任何等效的Arduino板。

第二步:制作自己的分流电阻器

该项目的主要核心是用于提供小电压降的并联电阻器。你可以很容易地做这个分流没有太多的麻烦。如果你有一个厚的实心钢丝,那么你可以削减一个合理长度的电线,可以作为分流使用。另一种替代方法是从旧的或损坏的万用表中修复分流电阻,如上图所示给。那个要测量的电流范围很大程度上取决于分流电阻器的值。通常可以使用8到10毫欧的分流器。

第三步:项目电路图

这里是一个完整的理论总结和电路图的电流传感器模块显示了非反相配置的运放提供必要的增益实现。我还附加了一个0.1uF电容器在运放的输出,以平滑输出电压,并减少任何高频噪声,如果可能发生的话。

第四步:把所有的一切结合起来。。。

现在终于到了制造电流传感器模块的时候了。为此,我切下一小块veroboard和安排我的组件,这样我就可以避免使用任何跨接导线或连接器和整个电路可以连接使用直接焊点。为了通过分流器连接负载,我使用了螺丝端子,这使得连接更加整齐,同时也使得切换/更换我想要测量电流的不同负载更加容易。一定要选择质量好、能够处理大电流的螺丝端子。我附上了一些焊接过程的照片,你可以看到焊锡痕迹出来了,没有使用任何跳线或导线连接器。这使我的模块更加耐用。为了让你了解这个模块有多小,我把它和一枚印度2卢比的硬币放在一起,大小差不多。这个小尺寸使您能够轻松地将此模块安装到您的项目中。如果可以使用SMD元件,尺寸甚至可以减小。

第5步:校准传感器以获得正确的读数。

在构建完整个模块之后,这里会出现一个稍微棘手的部分,即校准,或者更确切地说是拿出必要的代码来测量正确的电流值。现在基本上我们将分流器的电压降相乘,得到一个放大的电压,高到足以让Arduino analogRead()函数注册。当电阻不变时,输出电压与通过分流器的电流大小成线性关系。校准此模块的简单方法是使用实际的万用表计算通过给定电源的电流值电路注释此电流值,使用arduino和串行监视器功能,查看即将到来的模拟值(范围从0到1023。将变量用作浮点数据类型以获得更好的值)。现在我们可以把这个模拟值乘以一个常数,得到我们想要的电流值,因为电压和电流之间的关系是线性的,这个常数对于整个电流范围几乎是一样的,尽管你以后可能要做一些小的调整。你可以试着用4-5个已知的电流值来得到你的恒定值。我将提到我用于此演示的代码。

第六步:最终结论

这种电流传感器在大多数直流供电应用中工作得很好,如果校准正确,误差小于70毫安。然而,这种设计有一些限制,在非常低或非常高的电流,偏离实际值变得非常重要。因此,对于边界情况,需要对程序作一些修改。另一种选择是使用仪表放大器,它有精确的电路放大非常小的电压,也可以在电路的高端使用。此外,还可以通过使用更好的低噪声运算放大器来改进电路。对于我的应用程序,它工作良好,并提供可重复的输出。我计划做一个瓦特计,在那里我将使用这个分流电流测量系统。希望你们喜欢这个造型。

第一个分享

    建议

    • 任何事都有可能

      任何事都有可能
    • 方块码竞赛

      方块码竞赛
    • 让它成为真正的学生设计挑战

      让它成为真正的学生设计挑战

    6讨论

    0
    DJ阿尔法曼

    6个月前

    嘿,首先感谢这是一个如此伟大的教程,但我想问这个传感器有多准确和精确,与真正的和校准的电流表

    0
    乌萨瓦25

    6个月前回复

    嘿,谢谢分享你的反馈!因为我使用了一个由钢丝制成的分流器,所以我甚至不知道它的电阻。所以我所做的是,我用电路中的电流传感器给一个负载供电,同时我用它连接了一个万用表,所以基本上电流分流器和万用表都是和负载串联的。通过这种方式,我可以测量OpAmp的输出电压和万用表的实际电流,我记下了这些值,并对几个不同的负载做了相同的测试。这样我得到了输出电压和实际电流之间的关系,我在Arduino代码中使用了这个关系。因此,读数几乎与万用表的读数相似:)

    0
    好奇36

    1年前

    很清楚的介绍。简单且在需要时使用。谢谢分享

    0
    乌萨瓦25

    1年前回复

    谢谢!

    0
    塞姆斯特

    1年前

    很有趣,谢谢分享你的过程!

    0
    乌萨瓦25

    1年前回复

    很高兴你喜欢!