Como medir corriente con un sensor de efecto hall

Medidor de corriente con sensor de efecto Hall ACS712, para el sistema Bolt 18F2550



Descripción general:

El circuito integrado ACS712 de Allegro MicroSystems permite la medición de la corriente que fluye en un conductor - directo o alterno.

La corriente a medir genera un campo magnético, que el sensor convierte en una tensión proporcional a su salida mediante el efecto Hall. Esta tensión es a su vez leída por un sistema de microcontroladores a través de un convertidor A/D para obtener su valor de pico y por operaciones aritméticas para calcular el valor RMS de la corriente de carga.

Para este proyecto se utilizó el equipo de prueba que se muestra en la foto de arriba. Se desarrolló un programa ANSI-C para el sistema Bolt 18F2550 que lee la señal de tensión analógica generada por el sensor ACS712 y muestra el valor de Irms en la pantalla LCD. Las pruebas realizadas dieron como resultado un error máximo del 2%, comparando los valores obtenidos con el ACS712 y un medidor de consumo calibrado.

Las cargas de prueba utilizadas fueron bombillas de 60 vatios conectadas en paralelo.

Hay 3 versiones para el sensor ACS712, para rangos de 5, 20 y 30 amperios. En el proyecto actual se utilizó el sensor de 5 Amperios, que tiene una sensibilidad de 0,185 Voltios/Amperio.

Las fotos de abajo muestran detalles de cada componente del proyecto:



1. El sensor ACS712:


La foto muestra el chip ACS712 ya en un módulo comercial, que permite la conexión al sistema de medición de una forma sencilla y segura: En un lado del módulo hay un terminal de tornillo al que se deben conectar los conectores del cable cuya corriente se va a medir.

En el otro extremo del módulo hay un conector de 3 pines que debe ser conectado al sistema de microcontrolador 18F2550. Es importante señalar que hay un completo aislamiento eléctrico entre la corriente medida y el voltaje de salida del sensor.



2. Medición con un osciloscopio:

Observando tanto el voltaje de 127 VAC de la fuente de alimentación como la señal de salida del sensor ACS712 con los dos canales de un osciloscopio se obtendrá la imagen mostrada.

En la figura, la señal de arriba es la salida de tensión del sensor ACS712 en la clavija "OUT" cuando se aplica una carga aproximada de 1 amperio (2 bombillas de 60 vatios). La señal inferior es el voltaje de suministro de 127 Vrms,

La señal del sensor está compuesta por una componente de CC con un valor de Vcc/2, en este caso unos 2,5 voltios, más una componente de CA directamente proporcional a la corriente a medir (de la hoja de datos del ACS712 se sabe que la sensibilidad es de 0,185 voltios/amperio, para el sensor utilizado en este proyecto con un rango de 5 amperios)


3. El montaje del sensor ACS712:


Para conectar el sensor ACS712 de forma segura tanto al sistema de microcontrolador como a la carga, se hizo un soporte de montaje especial para el circuito.

La corriente a medir fluye a través de los terminales rojos y a través del sensor ACS712, mientras que el cable de retorno está conectado a los terminales negros.


4. Conectando el sensor ACS712 al microcontrolador


El sistema de microcontrolador Bolt 18F2550, alimentado por un adaptador de CA/CC, se conecta al módulo del sensor mediante el diagrama electrónico que se muestra en la siguiente figura. La señal analógica generada por el sensor se introduce en el pin RA5 del 18F2550.


5 Diagrama de cableado electrónico

Diagrama electrónico de las conexiones entre el sistema de microcontrolador Bolt 18F2550 y el sensor ACS712 La señal de la clavija RA5 del puerto auxiliar se alimenta a un convertidor A/D de 10 bits de resolución en el microcontrolador 18F2550.


6. Faro delantero como carga de prueba:

Como carga del circuito se utilizaron bombillas de 60 vatios, que se conectaron en paralelo. De esta manera se realizaron pruebas con diferentes valores de consumo.


7. el sistema de perno 18F2550 para la medición de la corriente

Utilizando el sistema Bolt 18F2550 y un programa desarrollado en ANSI C, el 18F2550 con el compilador C18 lee la señal proveniente del sensor a través de su convertidor A/D y calcula su valor de pico.

Luego utiliza fórmulas aritméticas para encontrar el valor RMS de la lectura actual y el consumo en VA. Esta foto muestra el valor medido para una carga de 120 vatios con un valor de 0,942 amperios.


8. Medidor de consumo:


Durante las pruebas se utilizó un medidor de consumo para comparar su valor con el valor obtenido del sistema de microcontroladores. Aquí está la lectura de una carga de 120 vatios (2 bombillas de 60 vatios) con un valor de 0,962 amperios.

La comparación de ambos valores medidos da un error aproximado del 2% cuando se mide con el sistema de microcontrolador, utilizando la siguiente fórmula E = (0,020/0,942) * 100 = 2,12%.


9. Firmware para el sistema Bolt 18F2550

Desarrollo del firmware para el sistema Bolt 18F2550:

Programa desarrollado con la herramienta MPLAB-IDE v.8.89, en C18 v.3.42 para el sistema Bolt 18F2550. Contiene el archivo fuente, el archivo ejecutable y todas las bibliotecas utilizadas: