czujnik prądu 100A.pdf

(267 KB) Pobierz
MINIPROJEKTY
Izolowany galwanicznie czujnik
do pomiaru prądu
Pomiary prądów najczęściej
wykonuje się poprzez włączenie
w szereg obwodu rezystancji
(bocznika) i pomiar spadku
napięcia. Niedogodnością takiego
pomiaru jest fakt, że miernik
jest połączony elektrycznie
z mierzonym obwodem.
Szczególnie przy pomiarach
dużych prądów wskazane jest,
aby miernik, a tym samym
osoba go obsługująca była
odizolowana od obwodu
pomiarowego.
Rekomendacje:
potrzeba pomiaru prądu
o natężeniu powyżej kilku, a tym
bardziej kilkudziesięciu amperów
nie zdarza się chyba zbyt często
osobie, która nie zajmuje się
tym na co dzień. Prezentowany
czujnik, stanowiący rozszerzenie
możliwości zwykłego multimetru,
będzie w takich sytuacjach
niezwykle przydatny.
Przedstawiony w artykule czujnik
umożliwia pomiar prądu w zakresie
–100…+100 A zachowując przy tym
pełną izolacją pomiędzy obwodem
pomiarowym a wyjściowym, dzięki
zastosowaniu. Do tego celu zastoso-
wany został specjalizowany czujnik
firmy Allegro ACS750. Pomiar prądu
jest wykonywany poprzez wykorzysta-
nie efektu Halla. Po stronie pierwot-
nej znajduje się bocznik o rezystancji
130
mV,
pod wpływem płynącego
prądu wytwarza się pole magnetycz-
ne, które następnie jest mierzone,
wzmacniane i filtrowane, tak aby na
wyjściu uzyskać napięcie odpowiada-
jące wartości płynącego prądu. Pomiar
prądu jest wykonywany zarówno dla
wartości dodatnich jak i ujemnych.
Żeby nie stosować ujemnego napię-
cia wyjściowego dla ujemnych war-
tości prądu został przesunięta skala
i dlatego cały zakres prądów –100A…
+100 A reprezentowany jest w postaci
napięcie z zakresu 0,5…4,5 V.
Jeśli w obwodzie pomiarowym
prąd nie płynie, to napięcie wyjścio-
we ma wartość równą 2,5 V, wraz ze
wzrostem płynącego prądu(na przy-
kład ładowanie akumulatora) napię-
cie to wzrasta aż do wartości 4,5 V
dla prądu równego 100 A. Jeśli prąd
będzie płynął w odwrotnym kierun-
ku(rozładowywanie akumulatora), to
napięcie będzie się zmniejszało poni-
żej wartości 2,5 V, aż do 0,5 V dla
prądu –100 A. Aby więc wykonać
pomiar w amperach należy zastoso-
wać miernik, wyskalowany tak, aby
dla wartości 2,5 V wskazywał zero,
dla napięcia 4,5 V +100 A, a dla
wartości 0,5 V –100 A. Jak wynika
z zakresu pomiarowego zmiana prą-
du w zakresie 0…100 A powoduje
zmianę napięcia o 2 V, stąd wyni-
ka, że zmiana płynącego prądu o 1
A będzie powodowała zmianę napię-
cia wyjściowego o 200 mV. Na
rys. 1
przedstawiono zależność napięcia
wyjściowego od prądu płynącego
w obwodzie pomiarowym.
Schemat elektryczny czujnika
przedstawiono na
rys. 2.
Ponieważ
zastosowano specjalizowany układ,
który realizuje wszystkie funkcje
związane z pomiarem, to jako elemen-
ty zewnętrzne zastosowane zostały
jedynie kondensator C i złącze CON.
Układ zmontowany na płytce przed-
stawionej na
rys. 3.
Z uwagi
na wartość płynącego
prądu w obwodzie pomiarowym płyt-
ka została wykonana tak, aby prze-
wody można było dołączyć do czuj-
nika połączeniami śrubowymi. Do
punktu oznaczonego jako Ip+ należy
podłączyć dodatni biegun zasilania
obwodu pomiarowego, natomiast do
punktu Ip– ujemny. W przypadku od-
wrotnego podłączenia, pomiary będą
także wykonywane poprawnie, jednak
Rys. 2. Schemat elektryczny czujnika
Rys. 1. Wykres zależności napięcia
wyjściowego w funkcji płynącego
prądu
PODSTAWOWE PARAMETRY
• Płytka o wymiarach 49 x 39 mm
• Zakres pomiaru prądu: -100...+100 A
• Zakres napięcia wyjściowego: 0,5...4,5 V
• Wyjściowe przesunięcie napięcia: 2,5 V dla
braku przepływu prądu
• Współczynnik pomiarowy dla woltomierza:
2V/100A
• Zasilanie: +5 V DC (10 mA)
zmienione zostaną zakresy napięcia
wyjściowego: zakres dodatniego prą-
du będzie wskazywał prąd ujemny,
a ujemny prąd dodatni. Do złącza
CON należy dołączyć napięcie zasi-
lania o wartości 5 V, ważne jest aby
napięcie to jak najmniej odbiegało
od tej wartości, gdyż wpływa to na
wartość napięcia wyjściowego czujni-
ka. Na wyjściu czujnika warto zasto-
sować układ całkujący przedstawiony
na rys. 2, szczególnie jeśli pomiary
mają być wykonywane poprzez prze-
twornik A/C zawarty w mikrokontro-
lerze. W przypadku pomiarów wyko-
nywanych multimetrem stosowanie
filtru nie jest konieczne. Cały układ
czujnika podczas pracy pobiera prąd
o wartości maksymalnej 10 mA.
KP
WYKAZ ELEMENTÓW
C1: 100 nF 0805
U1: ACS750ECA–100
CON1: goldpin 1x3
W ofercie handlowej AVT jest dostępna:
- [AVT-1417A] płytka drukowana
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na
płytce czujnika
Elektronika Praktyczna 8/2005
31

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin