Прецизионный датчик тока it 400 s

Калибраторы-измерители унифицированных сигналов прецизионные ЭЛЕМЕР-ИКСУ-2012

Калибраторы-измерители унифицированных сигналов прецизионные «ЭЛЕМЕР-ИКСУ-2012» (далее по тексту — ИКСУ-2012 или приборы) предназначены для воспроизведения и измерений электрических сигналов силы и напряжения постоянного тока, сопротивления постоянному току, а также для воспроизведения и измерений сигналов термопреобразователей сопротивления (ТС) по ГОСТ 6651-2009, преобразователей термоэлектрических (ТП) по ГОСТ Р 8.585-2001 и измерений сигналов термометров цифровых эталонных ТЦЭ-005/М3 и преобразователей давления эталонных ПДЭ-010, ПДЭ-010И, приборов, использующих HART-протокол для обмена информацией.

Скачать

Информация по Госреестру

Производитель / Заявитель

ООО НПП «ЭЛЕМЕР», г.Москва

Назначение

Калибраторы-измерители унифицированных сигналов прецизионные «ЭЛЕМЕР-ИКСУ-2012» (далее по тексту — ИКСУ-2012 или приборы) предназначены для воспроизведения и измерений электрических сигналов силы и напряжения постоянного тока, сопротивления постоянному току, а также для воспроизведения и измерений сигналов термопреобразователей сопротивления (ТС) по ГОСТ 6651-2009, преобразователей термоэлектрических (ТП) по ГОСТ Р 8.585-2001 и измерений сигналов термометров цифровых эталонных ТЦЭ-005/М3 и преобразователей давления эталонных ПДЭ-010, ПДЭ-010И, приборов, использующих HART-протокол для обмена информацией.

Описание

Принцип действия ИКСУ-2012 в режиме измерения основан на аналого-цифровом преобразовании (АЦП) параметров измеряемых электрических сигналов и передаче их в микропроцессорный модуль, который обеспечивает управление всеми схемами прибора и осуществляет связь с компьютером через интерфейс USB. Через интерфейс RS-232 осуществляется связь ИКСУ-2012 с ТЦЭ-005/М3, ПДЭ-010 или ПДЭ-010И (далее — соответственно ТЦЭ или ПДЭ), через HART-интерфейс осуществляется связь с приборами по HART-протоколу. Наличие указанных интерфейсов обеспечивает возможность работы ИКСУ-2012 с эталонными и поверяемыми средствами измерений как автономно, так и с компьютером, объединяя их в единое автоматизированное рабочее место «АРМ ИКСУ-2012».

Принцип действия ИКСУ-2012 в режиме воспроизведения калиброванных сигналов основан на цифро-аналоговом преобразовании (ЦАП) цифровых сигналов, вырабатываемых микропроцессорным модулем, в аналоговые сигналы и передачу их на соответствующий выход ИКСУ-2012.

ИКСУ-2012 обеспечивает как автоматическую компенсацию температуры холодного спая ТП, так и ручную путем ввода значений температуры с использованием возможностей сенсорного экрана.

Встроенный в ИКСУ-2012 стабилизатор напряжения (24 В) обеспечивает питанием первичные преобразователи с выходным унифицированным сигналом постоянного тока.

ИКСУ-2012 выполнен в виде портативного ручного прибора, на передней панели которого расположен сенсорный жидкокристаллический индикатор, разъемы для подключения ПДЭ, ТЦЭ, а также разъемы для подключения первичных преобразователей и внешних устройств в режимах измерения и воспроизведения стандартных сигналов, на боковых панелях расположены разъемы для подключения зарядного устройства, разъемы USB для подключения к компьютеру и съемного USB Flash-накопителя. Режим работы ИКСУ-2012 задают как с использованием возможностей сенсорного жидкокристаллического экрана, так и с помощью программного обеспечения, установленного на компьютере.

ИКСУ-2012 при проведении поверки (калибровки и градуировки): воспроизводит сигналы ТС, ТП, силы и напряжения постоянного тока, сопротивления постоянному току или измеряет выходной ток или напряжение преобразователя с унифицированным выходным сигналом; тестирует состояния реле поверяемых (калибрируемых или градуируемых) средств измерений; считывает единицу измерений, диапазон и измеренное значение величины по HART-протоколу; обеспечивает возможность конфигурирования, градуировки и подстройки приборов с поддержкой по HART-протоколу; сравнивает

показания эталонного и рабочего средств измерений температуры или давления; обеспечивает сбор, хранение, архивирование и передачу данных в компьютер.

Фотография общего вида ИКСУ-2012 представлена на рисунке 1.

Источник

HAS 400-S, Трансформатор тока, LEM

• добавить в избранное
• Арт: 176-96-265
• Наименование: HAS 400-S
• Производитель: LEM
• Доп.наименование: Трансформатор тока

• Склад:

Изображение товара дано только в качестве иллюстрации. См. спецификацию продукта (pdf)

mu>s

Размеры, втулка: 20.4 x 10.4 mm

Диапазон измерения: ±900 A

Полоса пропускания: DC. 50 kHz

Рабочее напряжение: ±15 V (±5%)

Указание по заказу: Эффективный номинальный ток первичной обмотки I_PN

Выходное напряжение: ±4 V (±40 mV)

Рабочая температура: -10. +80 °C

Рабочая температура, мин.: -10 °C

Рабочая температура, макс.: +80 °C

Испытательное напряжение, перв./втор.: 3.6 кВ

Номинальное напряжение первичной обмотки: 400 А

Документация has-sserie_eng_tds.pdf

Задать вопрос

194044, Санкт-Петербург
Большой Сампсониевский проспект, д. 45А оф. 134

Телефон: (812) 648-21-98
Телефон: (812) 648-21-58
Телефон: (812) 325-13-95
Факс: (812) 325-40-92
Электронная почта: info@west-l.ru

107076, Москва, Колодезный пер.
д. 3, стр. 4 (на территории ООО «Красный Дом»), оф. 209

Телефон: (495) 781-35-79
Телефон: (495) 215-01-91
Факс: (495) 781-59-58
Электронная почта: msk@west-l.ru

Просим обратить Ваше внимание на то, что данный сайт носит информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Цены в каталоге указаны без НДС. Для получения детальной информации о стоимости компонентов и сроках поставки обращайтесь к нашим менеджерам.

Источник



Датчики тока и напряжения с выходом MODBUS_RTU

Датчики тока и напряжения имеют встроенный контроллер RS485 и могут быть использованы в информационных системах сбора и обработки данных с протоколом MODBUS RTU в качестве slave устройства. Датчики построены на универсальной платформе «айюми-цифра» и предназначены для измерения сигнала переменного тока или напряжения в реальном масштабе времени, а также для измерения постоянного напряжения (в комплекте с модулем развязки «опто»). Платформа адаптированы ко всем трансформаторам и датчикам, выпускаемых ООО ВП АИСТ, включая катушки Роговского.

Платформа «айюми-цифра» содержит один вход для подключения датчика тока или напряжения и 3 аппаратных канала измерения, один из которых предназначен для измерения среднего значения RMS (время усреднения 0.2-0.4сек), второй для измерения текущих значений амплитуды (фиксация максимума входного сигнала), 3- частоты (20-800Гц,для DC — полярность). Также в состав платформы входит автоматический аттенюатор вх. сигнала, позволяющий расширить возможности измерения для фиксации аварийных ситуаций или перегрузки.

Конструктивно платформа может быть интегрирована с выпускаемыми нами токовыми трансформаторами (см фото.1) или трансформаторами напряжения (до 400в) (см фото.2), а также может быть использована как самостоятельное устройство на любые токи или напряжения с подключением внешних датчиков (см. фото.3), при этом гальваническая развязка от измеряемой линии должна осуществляется внешними датчиками или модулем «опто». Датчики устанавливаются на DIN рейку, имеют клеммник для подключения питания 24в и линии RS485 (А/В).

ВНИМАНИЕ: питание канала измерения платформы айюми-цифра не имеет гальванической развязки от линии RS485 и 24в. Изоляция от измеряемой линии обеспечивается встроенными или внешними первичными преобразователями. Встроенные преобразователи обеспечивают развязку не хуже 3кв. Внешние преобразователи (трансформаторы), выпускаемые нами, могут иметь класс напряжения до 10кВ. Допустимый размах напряжения на выводах А/В относительно 0 не более +-10в. Если вывода внешнего датчика экранированы с заземлением экрана, 0 питания датчика должен быть также заземлен. При отсутствии такой возможности (использование виртуального 0), должно быть применено устройство привязки питания к земле, например, в виде 2-х резисторов включенных последовательно между 0 и 24в, общая точка резисторов при этом заземляется в месте заземления экрана внешнего датчика. Оптимально шунтирование этих резисторов керамическими конденсаторами большой емкости – 5-10мкф. Не помешает также поставить доп. конденсатор 470-1000мкф по питанию, особенно при наличии импульсного блока питания. Такое устройство можно ставить на группу датчиков, расположенных физически рядом, например на одной DIN рейке. Это позволяет снизить паразитные наводки, хотя некоторая шумовая составляющая остается и будет зависеть от применяемого оборудования и фактической трассировки линий связи и силовых цепей. Такое устройство можно заказать уже в готовом виде в габаритах 40х40х20 с креплением на DIN рейку. (рис.4). Однако лучше заказывать вариант с полной гальванической развязкой, состоящих из платформы «айюми-цифра» и модуля «опто» конструктивно выполненные в едином корпусе 50*50*25 . В этом случае информационные выводы А и В, — и + питания 24в. полностью развязаны от платформы «айюми-цифра», что позволяет заземлять измерительный тракт. Напряжение развязки не хуже 3кВ.

Применение модуля «опто» обязательно при заказе датчика ТП0(ДС) для измерения сигналов постоянного тока от термопар, токовых шунтов, рН зондов и т.д. которые могут находится под потенциалом, отличным от «-» источника питания 24в.

Автоматический аттенюатор входного сигнала,входящий в состав платформы, позволяет измерять сигналы в широком диапазоне с хорошей точностью. В названии датчиков присутствуют номинальное значение измеряемой величины (без аттенюатора) и максимальное (при включенном аттенюаторе), например:0,05а(400а), где 0,05а – ном. ток, 400а – макс. ток. Это позволяет применять датчики не только для контроля, например тока утечки (в примере до 50мА), но и фиксировать токи к.з. (в примере до 400А). Понятно, что эти значения могут быть установлены произвольно при производстве датчиков, что обеспечивает максимальную универсальность применения. Например, установка датчика 60а(2000а) на размыкателях питающей линии позволяют производить замеры токов потребления на линии до 60а с высокой точностью, а, при, к.з. на линии или перегрузке, мгновенное переключение аттенюатора позволяет замерить даже кратковременный большой ток (пиковый детектор. Тоже относится и к измерению напряжений). Максимальные значения измеренного сигнала фиксируются во внутреннем регистре, что позволяет считать эти данные даже после срабатывания автоматики и обесточивания линии. Эта-же функция позволяет считывать значения пусковых токов электродвигателей, т.е. контролировать уже прошедшие события. Для исключения фиксаций ложных значений (например при коммутации) установлен запрет записи данных в течении 3мс с момента перехода входного сигнала через 0.

Датчики содержат светодиодный индикатор режима передачи данных по RS-485 в момент обмена данными по протоколу ModBus/RTU. Номинальное напряжение питания: 24в ДС. Диапазон допустимых значений напряжения: 20-30в. Потребляемый ток – не более 18мА в рабочем режиме и 30мА в режиме передачи. Температурный диапазон: -40. +80 град.С. Приведенная погрешность измерения при формате FLOAT не хуже 0,5%

Датчики выпускаются по ТУ 27.11.50.120-001-11976052-2017

Наименование датчика тока для заказа: ТП Y -хх(XX)/MODBUS RTU-00-З/0(mm), где

• Y- типоразмер применяемого датчика, 0 если датчик внешний
• хх(XX)- номинальный ток(максимальный ток) (А)/ ном. напряжение (макс. напряжение)(В)
• mm — примечание, например (ДС,опто) — измерение постоянного напряжения, интегрирован модуль «опто»)

Пример: ТП03C-5а(50а)/MODBUS_RTU-00-З/0, т.е. датчик на базе Т03С с ном. вх. током 5А, максимальным током 50а, выход MODBUS RTU, DIN, клеммник.

В настоящее время доступны для заказа ДАТЧИКИ ТОКА с выходом MODBUS_RTU:

ТП03С с ном.(макс) токами из ряда 1-90А (40х40х20 отв. 11мм)(фото 5)

ТП05С с ном.(макс) токами из ряда 0.05-70А (40х40х20 отв. 10мм) (фото 5)

ТП102С с ном.(макс) токами из ряда 0.1-40А (50х50х25 отв. 14мм) (фото 6)

ТП10С (новинка!)на номинальные токи из ряда 0.3-150А (50х50х25 с отв. 14мм)

ТТП40 (новинка!)на номинальные токи из ряда 10-400А (50х50х25 с отв. 22мм)

ТП60С с ном.(макс) токами из ряда 0.05-300А (73х88х38 отв. 37мм) (фото 7)

ТТП60С с ном.(макс) токами из ряда 10-800А (73х88х38 отв. 37мм) (фото 7)

ТП0 с ном.(макс) токами из ряда 0.05-10000А (любое, внешний датчик)(фото 2)

обратите внимание: При заказе, значения номинального тока и максимального тока может быть указано любое в пределах указанных пределов, т.е. для ТП03С — 1. 90А; ТП102С — 0,1. 40А;ТП60С — 0,05. 300А и т.д. Чувствительность датчиков не хуже 0.1% от ном. тока. Это не отражается на цене.

и доступны для заказа ДАТЧИКИ НАПРЯЖЕНИЯ с выходом MODBUS_RTU:

ТП03С с ном.(макс) напряжением из ряда 57. 800в (фото 2)

ТП0 с ном(макс) напряжением из ряда 1. 12кВ (внешний балласт 0,25мА на нужное напряжение идет в комплект)(фото 2)

ТП0 (DC) с ном(макс) постоянным напряжением из ряда +/-75мВ;+/-0,6в;+/-2в (внешние датчики: термопара, рН зонд, токовый шунт). Рекомендуется применять с модулем «опто»

Рекомендуется выбирать значения ном(макс)токов(напряжений) из ряда:

1,00; 1,60; 2,50; 3,00; 4,00; 5,00; 6,30; 8 А(V), а также десятичные кратные и дольные значения этих токов.

Габаритные чертежи датчиков с выходом MODBUS/RTU приведены на рис. 1-3

Универсальная платформа имеет последовательный интерфейс RS-485 на базе чипа ST485, позволяющий объединить в единую сеть до 16(32) устройств. Для защиты от перегрузок по входам А и В установлены последовательно резисторы 51ом. При наличии коротких линий рекомендуется не устанавливать терминаторы 120 ом, особенно с 2-х сторон. Наличие таких терминаторов обусловлено исключительно согласованием линий на высоких скоростях при значительном удалении. В то же время, применение длинных линий требует снижения скорости обмена, при этом макс. скорость допустима при длинах связи до 1-3м. Для увеличения длин связи с сохранением скорости следует ставить 1 или 2 терминатора. Целесообразность их установки можно определить экспериментально по количеству ошибочных принятых пакетов. Более оптимальным для повышения надежности связи следует считать выбор кабеля. Оптимальным является применение специальных экранированных кабелей для промышленного интерфейса RS485. Однако, в пределах одного шкафа, допускается прокладка линий обычным экранированным кабелем, предназначенным для построения компьютерных сетей. ВАЖНО:Экраны кабелей должны быть надежно соединены и заземлены в 1 точке. Заземление кабеля в нескольких точках ЗАПРЕЩЕНО. Короткие линии, например на одной din рейке, при отсутствии сильных помех по измеряемым линиям, допускается вести не экранированным кабелем.

Датчик является ведомым (slave) устройством, отвечающим на команды с соответствующим адресом в пакете протокола. По последовательному интерфейсу поддерживается протокол верхнего уровня Modbus c форматом пакета RTU в полном соответствии с документом «Modbus over Serial Line Specification & Implementation guide V1.0». Поддерживаются скорости передачи от 4800 бит/с до 115200 бит/с без контроля четности, 8 бит данных, 1 стоп-бит. Скорость соединения и сетевой адрес задаются пользователем при программировании контроллера спец. программой конфигуратором. По умолчанию установлена скорость 9600. Короткий адрес устройства по умолчанию 1. Максимальное время ожидания ответа составляет не более 20 мс.

Адреса устройств Modbus

Все датчики поддерживают команды Modbus в полном соответствии с синтаксисом запроса и ответа, определенным в документе «Modbus Application Protocol Specification v1.1a». Поддерживаются запросы к конкретным устройствам по их адресам, широковещательный режим не поддерживается. Адрес устройства может быть от 1 до 246. Диапазон адресов 248-255 зарезервирован в стандарте Modbus. Адрес 247 запрещен к использованию.

Датчик поддерживает следующие команды:

• 03h функция -чтение регистров (Read Holding Registers) ( Holding Register)

• 04h функция — чтение регистров (Read Input Register) (BCD формат + зеркало Float формат)

• 06h Запись регистра (Write Single Register)

Внутренние регистры.

Регистры задания параметров объекта (Holding Register). Чтение регистров производится командой 03h (Read Holding Register) запись – командой 06h Для чтения доступны регистры 0х00В-0х00D, 0x021-0x023, для записи – 0x00C, 0x00D, 0x021-0x023

Таблица 1. внутренние регистры, доступные для MODBUS RTU

диапазон значений

0х00В – содержит инф. о дате и типе устройства, только для чтения. значения устанавливаются предприятием-изготовителем.

0х00С – короткий адрес, заносится пользователем в программе-конфигураторе независимо от текущего короткого адреса или меняется на другой непосредственно при записи по короткому адресу (заводское значение 1) без программы-конфигуратора.

0х00D – скорость обмена, устанавливается пользователем при программировании в программе-конфигураторе или непосредственно при записи по короткому адресу (заводское значение 9600) без программы-конфигуратора.

0x021* – Ширина шины, устанавливается пользователем при настройке датчика. Представлено в формате BCD. По умолчанию установлено значение 0x325(32мм).

0x022* – Коэффициент преобразования датчика. Представлено в формате BCD. По умолчанию установлено значение 0x1005( 1,00 мВ/A ).

0x023* – Высота шины, устанавливается пользователем при настройке датчика. Представлено в формате BCD. По умолчанию установлено значение 0x55(5мм).

ВНИМАНИЕ: Внесение корректировок в регистры 0x021-0x023* разрешено только для настройки работы с внешними трансформаторами тока (накладные катушки Роговского) типа ТТРн. Изменение заводских настроек для других типов трансформаторов НЕДОПУСТИМО!

Таблица 2. Скорость обмена MODBUS RTU

Форматы представления данных:

Число с плавающей запятой(16бит) (0-0x999F) (сотни, десятки, единицы, степень десяти). Предполагается, что нулевая степень равна 5. В качестве примера разберем следующие варианты:

0x1000 = 100*10^(0-5) = 100 * 10^-5 = 0.001 (А) = 1 (мА);

0x1235 = 123*10^(5-5) = 123 * 10^0 = 123 (А);

0x1233 = 123*10^(3-5)= 123 * 10^-2 = 1,23 (A).

Формат данных с плавающей запятой (Float)

В адресном пространстве данные в формате с плавающей запятой будут занимать 2 регистра(4 байта). Старший бит числа содержит знак, следующие за ним восемь бит – порядок числа со смещением 127, следующие 23 разряда – мантисса числа со скрытой единицей в 24-ом разряде. Значение числа при этом: Val = (-1)SIGN x 2 (EXP-127) x (1. BITSMANT) Передача числа осуществляется с порядком байт LE2143. Если устройство не может установить значение числа с плавающей запятой, то по интерфейсу должно передаваться значение QNAN(0x7FFFFFFF).

Регистры чтения параметров объекта (Input Register).

Чтение регистров производится командой 04h (Read Input Register). количество доступных регистров с измеренными значениям и их адреса см. ниже. Данная функция позволяет получить содержимое внутренних регистров в формате BCD – пользовательские регистры с адреса 0х100 (256DEC)) или в формате Float (32бит) (число с плавающей запятой) — пользовательские регистры с адреса 0х200 (512DEC).

диапазон знач.

Дополнительные функции

Стоп-кадр – данная функция позволяет в определённый момент времени сохранить текущие показания одного или более датчиков для дальнейшего опроса. Данная функция является широковещательной и датчики не формируют на неё ответ. Для выполнения, необходимо передать следующий пакет: hex: F7 06 44 44 44 44 + контрольная сумма (FA 8A). При следующем опросе датчика функцией 0x04 выдаются показания, сохранённые в момент получения функции стоп-кадра. При дальнейших запросах 0x04 будут выдаваться текущие значения до очередного получения пакета «стоп-кадр».

Исключительные ситуации

Датчик поддерживает сообщения информирования клиента (мастера) Modbus об исключительных ситуациях (Exception). Формат возвращаемых пакетов полностью соответствует документу «Modbus Application Protocol Specification v1.1a». Сообщения об исключительных ситуациях возникают только на запросы, адресованные данному устройству с правильным значением CRC пакета.

Стандартные коды ошибок

01 — Принятый код функции не может быть обработан.

02 — Адрес данных, указанный в запросе, недоступен.

03 — Значение, содержащееся в поле данных запроса, является недопустимой величиной.

04 — Невосстанавливаемая ошибка имела место, пока ведомое устройство пыталось выполнить затребованное действие.

05 — Ведомое устройство приняло запрос и обрабатывает его, но это требует много времени. Этот ответ предохраняет ведущее устройство от генерации ошибки тайм-аута.

06 — Ведомое устройство занято обработкой команды. Ведущее устройство должно повторить сообщение позже, когда ведомое освободится.

Нестандартный код ошибки

09 – Ошибка контрольной суммы. Передается в том случае, если датчику пришел пакет, контрольная сумма которого не совпадает.

Когда контроллер обнаруживает одну их этих ошибок, он посылает ответное сообщение, содержащее адрес, код функции со старшим битом=1, код ошибки и контрольную сумму. Пакеты, адресованные датчику, но принятые с ошибкой CRC будут восприняты как неопознанная ошибка и при ответе будет сообщение, содержащее адрес, код функции со старшим битом=1 и контрольную сумму.. Это позволит понять, что прошел ошибочный пакет, но устройство функционирует. Это позволит не ожидать тайм-аут и снизить время опроса остальный устройств.

Работа аттенюатора

Включение аттенюатора происходит мгновенно при достижении предела измерения номинального значения входного сигнала (устанавливается заводом-изготовителем в % от ном. значения). выключение производится при снижении максимального значения входного сигнала до установленного заводом-изготовителем уровня на время более 1 сек.

Описание работы MASTER-SLAVE в ПО Modbus Poll на примере

Скачать Инструкцию для конфигурации через Modbus Poll

Фото 1. Датчики тока MODBUS/RTU на базе платформы «айюми-цифра» с разъемным клеммником для подключения к RS485

Фото 2. датчики напряжения и датчики с внешним первичным преобразователем (трансформатором) на базе платформы «айюми-цифра» MODBUS/RTU (DIN)

Фото 3. внешний датчик тока 1мВ/а (катушка Роговского) для линий 10кВ для подключения к платформе «айюми-цифра»

Фото 4 — фильтр по питанию с привязкой к 0

Фото 5. датчик тока ТП03 (отв.11мм) или ТП05 (отв.10мм) MODBUS/RTU (DIN)

Фото 6. датчик тока ТП102 (отв.14мм) MODBUS/RTU (DIN)

Фото 7. датчик тока ТП60 или ТТП60 (отв.37мм) MODBUS/RTU (DIN)

Рис 1. датчик тока ТП03 MODBUS/RTU (DIN)

Рис 2. датчик тока ТП102 MODBUS/RTU (DIN)

Рис 3. датчик тока ТП60 или ТТП60 MODBUS/RTU (DIN)

Источник

Использование датчика тока ACS712. Часть 1 — Теория

Allegro ACS712

Измерение и контроль протекающего тока являются принципиальным требованием для широкого круга приложений, включая схемы защиты от перегрузки по току, зарядные устройства, импульсные источники питания, программируемые источники тока и пр. Один из простейших методов измерения тока –использование резистора с малым сопротивлением, – шунта между нагрузкой и общим проводом, падение напряжения на котором пропорционально протекающему току. Несмотря на то, что данный метод очень прост в реализации, точность измерений оставляет желать лучшего, т.к. сопротивление шунта зависит от температуры, которая не является постоянной. Кроме того, такой метод не позволяет организовать гальваническую развязку между нагрузкой и измерителем тока, что очень важно в приложениях, где нагрузка питается высоким напряжением.

Основные недостатки измерения тока с помощью резистивного шунта:

• нагрузка не имеет прямой связи с «землей»;
• нелинейность измерений, обусловленная температурным дрейфом сопротивления резистора;
• отсутствие гальванической развязки между нагрузкой и схемой измерения.

В статье мы рассмотрим экономичный и прецизионный интегральный датчик тока Allegro ACS712, принцип его работы, основанный на эффекте Холла, характеристики и способ подключения к микроконтроллеру для измерения постоянного тока. Статья разделена на две части: первая посвящена устройству и характеристикам датчика, вторая – интерфейсу с микроконтроллером и работе с датчиком.

Датчик тока ACS712 основан на принципе, открытом в 1879 году Эдвином Холлом (Edwin Hall), и названным его именем. Эффект Холла состоит в следующем: если проводник с током помещен в магнитное поле, то на его краях возникает ЭДС, направленная перпендикулярно, как к направлению тока, так и к направлению магнитного поля. Эффект иллюстрируется Рисунком 2. Через тонкую пластину полупроводникового материала, называемую элементом Холла, протекает ток I. При наличии магнитного поля на движущиеся носители заряда (электроны) действует сила Лоренца, искривляющая траекторию движения электронов, что приводит к перераспределению объемных зарядов в элементе Холла. Вследствие этого на краях пластины, параллельных направлению протекания тока, возникает ЭДС, называемая ЭДС Холла. Эта ЭДС пропорциональна векторному произведению индукции B на плотность тока I и имеет типовое значение порядка нескольких микровольт.

Микросхема ACS712 выпускается в миниатюрном 8-выводном корпусе SOIC для поверхностного монтажа (Рисунок 3). Она состоит из прецизионного линейного датчика Холла с малым напряжением смещения и медного проводника, проходящего у поверхности чипа и выполняющего роль сигнального пути для тока (Рисунок 4). Протекающий через этот проводник ток, создает магнитное поле, воспринимаемое встроенным в кристалл элементом Холла. Сила магнитного поля линейно зависит от проходящего тока. Встроенный формирователь сигнала фильтрует создаваемое чувствительным элементом напряжение и усиливает его до уровня, который может быть измерен с помощью АЦП микроконтроллера.

На Рисунке 5 показано расположение выводов ACS712 и типовая схема его включения. Выводы 1, 2 и 3,4 образуют проводящий путь для измеряемого тока с внутренним сопротивлением порядка 1.2 мОм, что определяет очень малые потери мощности. Его толщина выбрана такой, чтобы прибор выдерживал силу тока в пять раз превышающую максимально допустимое значение. Контакты силового проводника электрически изолированы от выводов датчика (выводы 5 – 8). Расчетная прочность изоляции составляет 2.1 кВ с.к.з.

В низкочастотных приложениях часто требуется включить на выходе устройства простой RC фильтр, чтобы улучшить отношение сигнал-шум. ACS712 содержит внутренний резистор R_F, соединяющий выход встроенного усилителя сигнала со входом выходной буферной схемы (см. Рисунок 6). Один из выводов резистора доступен на выводе 6 микросхемы, к которому подключается внешний конденсатор C_F. Следует отметить, что использование конденсатора фильтра приводит к увеличению времени нарастания выходного сигнала датчика и, следовательно, ограничивает полосу пропускания входного сигнала. Максимальная полоса пропускания составляет 80 кГц при емкости фильтрующего конденсатора равной нулю. С ростом емкости C_F полоса пропускания уменьшается. Для снижения уровеня шума при номинальных условиях рекомендуется устанавливать конденсатор C_F емкостью 1 нФ.

Чувствительность и выходное напряжение ACS712

Выходное напряжение датчика пропорционально току, протекающему через проводящий путь (от выводов 1 и 2 к выводам 3 и 4). Выпускается три варианта токового датчика для разных диапазонов измерения:

• ±5 А (ACS712-05B),
• ±20 А (ACS712-20B),
• ±30 А (ACS712-30A)

Соответствующие уровни чувствительности составляют 185 мВ/А, 100 мА/В и 66 мВ/A. При нулевом токе, протекающем через датчик, выходное напряжение равно половине напряжения питания (Vcc/2). Необходимо заметить, что выходное напряжение при нулевом токе и чувствительность ACS712 пропорциональны напряжению питания. Это особенно полезно при использовании датчика совместно с АЦП.

Точность любого АЦП зависит от стабильности источника опорного напряжения. В большинстве схем на микроконтроллерах в качестве опорного используется напряжение питания. Поэтому при нестабильном напряжении питания измерения не могут быть точными. Однако если опорным напряжением АЦП сделать напряжение питания датчика ACS712, его выходное напряжение будет компенсировать любые ошибки аналого-цифрового преобразования, обусловленные флуктуациями опорного напряжения.

Рассмотрим эту ситуацию на конкретном примере. Допустим, что для опорного напряжения АЦП и питания датчика ACS712 используется общий источник Vcc = 5.0 В. При нулевом токе через датчик его выходное напряжение составит Vcc/2 = 2.5 В. Если АЦП 10-разрядный (0…1023), то преобразованному выходному напряжению датчика будет соответствовать число 512. Теперь предположим, что вследствие дрейфа напряжение источника питания установилось на уровне 4.5 В. Соответственно, на выходе датчика будет 4.5 В/2 = 2.25 В, но результатом преобразования, все равно, будет число 512, так как опорное напряжение АЦП тоже снизилось до 4.5 В. Точно также, и чувствительность датчика снизится в 4.5/5 = 0.9 раз, составив 166.5 мВ/А вместо 185 мВ/А. Как видите, любые колебания опорного напряжения не будут источником ошибок при аналого-цифровом преобразовании выходного напряжения датчика ACS712.

На Рисунке 7 представлены номинальные передаточные характеристики датчика ACS712-05B при напряжении питания 5.0 В. Дрейф выходного напряжения в рабочем диапазоне температур минимален благодаря инновационной технологии стабилизации.

Часть 2 — Подключение датчика к микроконтроллеру и работа с ним

Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман

Источник