دارة مقياس التيار الكهربائي باستخدام متحكم الموافقة المسبقة عن علم و acs712

سيكون قياس الجهد والتيار مفيدًا دائمًا أثناء إجراء أو تصحيح أي نظام كهربائي. في هذا المشروع ، سنقوم بصنع مقياس رقمي خاص بنا باستخدام متحكم PIC16F877A ومستشعر التيار ACS712-5A. يمكن لهذا المشروع قياس تيار التيار المتردد والتيار المستمر بنطاق من 0-30 أمبير بدقة 0.3 أمبير. مع بعض التعديلات على الكود ، يمكنك أيضًا استخدام هذه الدائرة لقياس ما يصل إلى 30 أمبير. لذلك دعونا نبدأ !!!

المواد المطلوبة:

PIC16F877A
7805 منظم جهد
جهاز استشعار التيار ACS712
شاشة عرض LCD مقاس 16 * 2
صندوق تقاطع وتحميل (فقط للاختبار)
توصيل الأسلاك
المكثفات
اللوح.
مزود الطاقة - 12 فولت

عمل مستشعر التيار ACS712:

قبل أن نبدأ في بناء المشروع ، من المهم جدًا بالنسبة لنا أن نفهم عمل مستشعر التيار ACS712 لأنه المكون الرئيسي للمشروع. يعد قياس التيار وخاصة التيار المتردد دائمًا مهمة صعبة نظرًا للضوضاء المقترنة بمشكلة العزل غير المناسبة وما إلى ذلك ، ولكن بمساعدة وحدة ACS712 هذه التي تم تصميمها بواسطة Allegro ، أصبح الشيء أسهل كثيرًا.

تعمل هذه الوحدة على مبدأ تأثير هول الذي اكتشفه الدكتور إدوين هول. وفقًا لمبدأه ، عندما يتم وضع موصل ناقل للتيار في مجال مغناطيسي ، يتم إنشاء جهد عبر حوافه بشكل متعامد مع اتجاهات كل من التيار والمجال المغناطيسي. دعونا لا نتعمق في المفهوم ، ولكن ببساطة نستخدم مستشعر القاعة لقياس المجال المغناطيسي حول موصل حمل تيار. سيكون هذا القياس من حيث الميليفولت الذي أطلقنا عليه اسم فولطية القاعة. يتناسب جهد القاعة المقاس هذا مع التيار المتدفق عبر الموصل.

الميزة الرئيسية لاستخدام مستشعر التيار ACS712 هي أنه يمكنه قياس كل من التيار المتردد والتيار المستمر ، كما أنه يوفر عزلًا بين الحمل (حمل التيار المتردد / التيار المستمر) ووحدة القياس (جزء وحدة التحكم الدقيقة). كما هو موضح في الصورة ، لدينا ثلاثة دبابيس في الوحدة وهي Vcc و Vout و Ground على التوالي.

الكتلة الطرفية ثنائية السنون هي المكان الذي يجب أن يمر فيه سلك الحمل الحالي. تعمل الوحدة على + 5 فولت ، لذا يجب أن يتم تشغيل Vcc بجهد 5 فولت ويجب توصيل الأرض بأرض النظام. يحتوي دبوس Vout على جهد إزاحة 2500mV ، مما يعني أنه في حالة عدم وجود تيار يتدفق عبر السلك ، فإن جهد الخرج سيكون 2500mV وعندما يكون تدفق التيار موجبًا ، سيكون الجهد أكبر من 2500mV وعندما يكون التدفق الحالي سالبًا ، سيكون الجهد أقل من 2500mV.

سنستخدم وحدة ADC الخاصة بالمتحكم الدقيق PIC لقراءة جهد الخرج (Vout) للوحدة ، والذي سيكون 512 (2500mV) عندما لا يكون هناك تيار يتدفق عبر السلك. ستنخفض هذه القيمة مع تدفق التيار في اتجاه سلبي وستزداد مع تدفق التيار في اتجاه إيجابي. سيساعدك الجدول أدناه على فهم كيفية اختلاف جهد الخرج وقيمة ADC بناءً على التيار المتدفق عبر السلك.

تم حساب هذه القيم بناءً على المعلومات الواردة في ورقة بيانات ACS712. يمكنك أيضًا حسابها باستخدام الصيغ أدناه:

Vout Voltage (mV) = (ADC Value / 1023) * 5000 التيار عبر السلك (A) = (Vout (mv) -2500) / 185

الآن ، بعد أن عرفنا كيف يعمل مستشعر ACS712 وما يمكن أن نتوقعه منه. دعنا ننتقل إلى مخطط الدائرة.

مخطط الرسم البياني:

يظهر الرسم التخطيطي الكامل للدائرة لمشروع مقياس التيار الرقمي هذا في الصورة أدناه.

تعمل دائرة عداد التيار الرقمي الكاملة على + 5V والتي ينظمها منظم الجهد 7805. لقد استخدمنا شاشة LCD مقاس 16 × 2 لعرض قيمة التيار. يتم توصيل دبوس الإخراج الخاص بجهاز الاستشعار الحالي (Vout) بالدبوس ^السابع للموافقة المسبقة عن علم وهو AN4 لقراءة الجهد التناظري.

علاوة على ذلك ، يتم عرض وصلة دبوس الموافقة المسبقة عن علم في الجدول أدناه

رقم S.	الرقم السري	اسم الدبوس	متصلا
1	21	RD2	RS لشاشات الكريستال السائل
2	22	RD3	E لشاشات الكريستال السائل
3	27	RD4	D4 من شاشات الكريستال السائل
4	28	RD5	D5 من شاشات الكريستال السائل
5	29	RD6	D6 من شاشات الكريستال السائل
6	30	RD7	D7 من شاشات الكريستال السائل
7	7	AN4	Vout من Sesnor الحالي

يمكنك إنشاء دائرة مقياس التيار الرقمي هذه على لوحة توصيل أو استخدام لوحة أداء. إذا كنت تتابع دروس الموافقة المسبقة عن علم ، فيمكنك أيضًا إعادة استخدام الأجهزة التي استخدمناها لتعلم المتحكمات الدقيقة PIC. هنا استخدمنا نفس لوحة الأداء التي قمنا ببنائها من أجل وميض LED مع متحكم PIC ، كما هو موضح أدناه:

ملاحظة: ليس إلزاميًا بالنسبة لك إنشاء هذه اللوحة ، يمكنك ببساطة اتباع مخطط الدائرة وإنشاء دائرة لك على لوحة الخبز واستخدام أي مجموعة قلابة لتفريغ برنامجك في متحكم PIC.

محاكاة:

هذه الدائرة متر الحالية يمكن أيضا أن يكون محاكاة باستخدام بروتيوس قبل المتابعة في الواقع مع الأجهزة الخاصة بك. قم بتعيين ملف hex للرمز المقدم في نهاية هذا البرنامج التعليمي وانقر فوق زر التشغيل. يجب أن تكون قادرًا على ملاحظة التيار على شاشة LCD. لقد استخدمت المصباح كحمل تيار متردد ، يمكنك تغيير المقاومة الداخلية للمصباح من خلال النقر عليه لتغيير التيار المتدفق من خلاله.

كما ترون في الصورة أعلاه ، يُظهر مقياس التيار التيار الفعلي المتدفق عبر المصباح والذي يبلغ حوالي 3.52 أمبير وتوضح شاشة LCD أن التيار يبلغ حوالي 3.6A. ولكن في الحالة العملية ، قد نحصل على خطأ يصل إلى 0.2A. يتم عرض قيمة ADC والجهد في (بالسيارات) أيضًا على شاشة LCD لتفهمك.

برمجة الميكروكونترولر PIC:

كما ذكرنا سابقًا ، يمكن العثور على الكود الكامل في نهاية هذه المقالة. يتم شرح الكود ذاتيًا من خلال سطور التعليق ويتضمن فقط مفهوم ربط شاشة LCD بوحدة التحكم الدقيقة PIC واستخدام وحدة ADC في PIC Microcontroller والتي قمنا بتغطيتها بالفعل في دروسنا السابقة لتعلم المتحكمات الدقيقة PIC.

لن تكون القيمة التي تتم قراءتها من المستشعر دقيقة لأن التيار متناوب ويتعرض أيضًا للضوضاء. ومن ثم قرأنا قيمة ADC لمدة 20 مرة ومتوسطها للحصول على القيمة الحالية المناسبة كما هو موضح في الكود أدناه.

لقد استخدمنا نفس الصيغ التي تم شرحها أعلاه لحساب الجهد والقيمة الحالية.

لـ (int i = 0؛ i <20؛ i ++) // قراءة القيمة لـ 20 مرة {adc = 0 ؛ adc = ADC_Read (4) ، // قراءة ADC Voltage = adc * 4.8828 ؛ // احسب الجهد إذا (الجهد> = 2500) // إذا كان التيار موجب أمبير + = ((Voltage-2500) / 18.5) ؛ وإلا إذا كان (الجهد> = 2500) // إذا كان التيار سالبًا أمبير + = ((2500-Voltage) / 18.5) ؛ } أمبير / = 20 ؛ // متوسط القيمة التي تمت قراءتها 20 مرة

نظرًا لأن هذا المشروع يمكنه أيضًا قراءة تيار التيار المتردد ، فسيكون التدفق الحالي سالبًا وإيجابيًا أيضًا. هذه هي قيمة جهد الخرج ستكون أعلى وأدنى من 2500mV. ومن ثم كما هو موضح أدناه ، نقوم بتغيير الصيغ للتيار السالب والإيجابي حتى لا نحصل على قيمة سالبة.

إذا (الجهد> = 2500) // إذا كان التيار موجب أمبير + = ((Voltage-2500) / 18.5) ؛ وإلا إذا كان (الجهد> = 2500) // إذا كان التيار سالبًا أمبير + = ((2500-Voltage) / 18.5) ؛

باستخدام مستشعر تيار 30 أمبير:

إذا كنت بحاجة إلى قياس التيار أكثر من 5A ، فيمكنك ببساطة شراء وحدة ACS712-30A وواجهتها بنفس الطريقة وتغيير سطر الكود أدناه عن طريق استبدال 18.5 بـ 0.66 كما هو موضح أدناه:

إذا (الجهد> = 2500) // إذا كان التيار موجب أمبير + = ((Voltage-2500) / 0.66) ؛ وإلا إذا كان (الجهد> = 2500) // إذا كان التيار سالبًا أمبير + = ((2500-Voltage) / 0.66) ؛

تحقق أيضًا من 100mA Ammeter باستخدام AVR Microcontroller إذا كنت تريد قياس التيار المنخفض.

العمل:

بمجرد برمجة PIC Microcontroller وجعل أجهزتك جاهزة. ما عليك سوى تشغيل الحمل والميكروكونترولر PIC الخاص بك ، يجب أن تكون قادرًا على رؤية التيار يمر عبر السلك المعروض في شاشة LCD.

ملاحظة: إذا كنت تستخدم وحدة ASC7125A ، فتأكد من أن حمولتك لا تستهلك أكثر من 5A ، استخدم أيضًا أسلاك قياس أعلى لموصلات الحمل الحالية.

يظهر العمل الكامل لمشروع مقياس التيار الكهربائي المستند إلى متحكم PIC في الفيديو أدناه. آمل أن تكون قد نجحت في تنفيذ المشروع واستمتع به إذا كانت لديك أي شكوك يمكنك كتابتها في قسم التعليقات أدناه أو نشرها على منتدياتنا.