ESP32+ACS712霍尔电流传感器小结

ESP32用ADC1即36引脚analogRead读取模拟量，读数为12位数值，即1111 1111 1111，最大值为4095，资料传送门
上说读取的最大的电压为3.3V，实测3V就满量程了。也就是说当读数为4095时，模拟电压为3V，可能存在万用表测量误差，就当他满量程是3.3V吧。
demo如下：

void setup() {Serial.begin(115200);
}void loop() {int vtmp=analogRead(36); //ADC获取电压Serial.printf("采样值为：%d\n", vtmp);Serial.printf("电压为：%.3fV\n", vtmp * 3.3 / 4095);delay(1000);
}

ACS712霍尔互感器，5A量程的输出为185mV/A，20A量程的输出为100mV/A，30A量程的输出为66mV/A，我买的是20A的。
接线如下

ESP32	ACS712
5V	VCC
G	GND
36	OUT

在空载的情况下，ACS712输出的理论上为2.5V，2.5V即为0点。如果测的是直流电，数量则在2.5+；如果测的是交流电，数值则在2.5+ 2.5-上。实测后发现几个问题：

空载输出并非2.5V稳定的，而是在2.7±0.2V浮动。
解决方法：采用50次测量取均值，这样数值相对会稳定点。有资料说要在硬件上加低通滤波，不会搞T_T。
就算是零点2.5V稳定，按20A量程的输出为100mV/A来计算，如果电流为测量20A，那ACS712的输出电压测为2.5+0.120=4.5V，而ESP32的测量模拟量为3.3V，已经超过了ESP32的量程。怎么办？
解决方法：想了想，是不是工作电压为5V，零点为2.5V，那工作电压为3.3V，零点是不是也到1.65V了呢？循着这个思路测了一下，确实如此。就是不知道是否还是100mV/A，待测量。如果还是这个标准的话，满量程输出电压为1.65+0.120=3.75V，马马虎虎还能测得上。假设工作电压下降了，输出标准也同比下降的话，那20A的标准就变为66mV/A，那满测量输出为：4.5*0.66=2.97V，那就在ESP32的测量范围内了，不过只只是猜测，待实测证实。

注：github搜索ACS712会出来很多别人已经写好的arduino库。都是针对arduino模拟测量程5V ，采样10位即1023写的。需要把程序里的参数进行调整，例如下面的我根据ESP32的参数进行了些改良：
ACS712.h

#ifndef ACS712_h
#define ACS712_h#include <Arduino.h>#define ADC_SCALE 4095.0//采样值 arduino为1023
#define VREF 3.3 //参考电压，即满量程模拟电压，arduino为5
#define DEFAULT_FREQUENCY 50//交流电频率enum ACS712_type {ACS712_05B, ACS712_20A, ACS712_30A};class ACS712 {public:ACS712(ACS712_type type, uint8_t _pin);int calibrate(); // 零点校准值void setZeroPoint(int _zero);void setSensitivity(float sens);float getCurrentDC(); // 测直流电float getCurrentAC(uint16_t frequency = 50); // 测交流电private:int zero = 2048;//零点模拟值float sensitivity;uint8_t pin;
};#endif

ACS712.cpp

#include "ACS712.h"ACS712::ACS712(ACS712_type type, uint8_t _pin) {pin = _pin;// 不同量程模块的灵敏度，工作电压变了，这里的灵敏度值估计也要同比调整switch (type) {case ACS712_05B: // 5Asensitivity = 0.185;break;case ACS712_20A: // 20Asensitivity = 0.100;break;case ACS712_30A: // 30Asensitivity = 0.066;break;}
}// 零点校准
int ACS712::calibrate() {uint16_t acc = 0;for (int i = 0; i < 50; i++) {// 50次取样平均，原版10次acc += analogRead(pin);}zero = acc / 50;return zero;
}// 设置零点值
void ACS712::setZeroPoint(int _zero) {zero = _zero;
}// 设置灵敏度值
void ACS712::setSensitivity(float sens) {sensitivity = sens;
}// 测量直流电，单位：mA 毫安
float ACS712::getCurrentDC() {int16_t acc = 0;for (int i = 0; i < 50; i++) {//50次采样，原版10次acc += analogRead(pin) - zero;}float I = (float)acc / 50.0 / ADC_SCALE * VREF / sensitivity * 1000 ;return I;
}// 测量交流电，单位：mA 毫安
float ACS712::getCurrentAC(uint16_t frequency) {uint32_t period = 1000000 / frequency;uint32_t t_start = micros();uint32_t Isum = 0, measurements_count = 0;int32_t Inow;while (micros() - t_start < period) {Inow = analogRead(pin) - zero;Isum += Inow*Inow;measurements_count++;}float Irms = sqrt(Isum / measurements_count) / ADC_SCALE * VREF / sensitivity * 1000;return Irms;
}

测量直流电DEMO

#include "ACS712.h"/*This example shows how to measure DC current
*/// We have 30 amps version sensor connected to A0 pin of arduino
// Replace with your version if necessary
ACS712 sensor(ACS712_30A, A0);void setup() {Serial.begin(115200);// calibrate() method calibrates zero point of sensor,// It is not necessary, but may positively affect the accuracy// Ensure that no current flows through the sensor at this moment// If you are not sure that the current through the sensor will not leak during calibration - comment out this methodSerial.println("Calibrating... Ensure that no current flows through the sensor at this moment");int zero = sensor.calibrate();Serial.println("Done!");Serial.println("Zero point for this sensor = " + zero);
}void loop() {// Read current from sensorfloat I = sensor.getCurrentDC();// Send it to serialSerial.println(String("I = ") + I + " mA");// Wait a second before the new measurementdelay(1000);
}

测量交流电DEMO

#include "ACS712.h"/*This example shows how to measure the power consumptionof devices in 230V electrical systemor any other system with alternative current
*/// We have 30 amps version sensor connected to A0 pin of arduino
// Replace with your version if necessary
ACS712 sensor(ACS712_30A, A0);void setup() {Serial.begin(9600);// calibrate() method calibrates zero point of sensor,// It is not necessary, but may positively affect the accuracy// Ensure that no current flows through the sensor at this moment// If you are not sure that the current through the sensor will not leak during calibration - comment out this methodSerial.println("Calibrating... Ensure that no current flows through the sensor at this moment");sensor.calibrate();Serial.println("Done!");
}void loop() {// We use 230V because it is the common standard in European countries// Change to your local, if necessaryfloat U = 230;// To measure current we need to know the frequency of current// By default 50Hz is used, but you can specify desired frequency// as first argument to getCurrentAC() method, if necessaryfloat I = sensor.getCurrentAC();// To calculate the power we need voltage multiplied by currentfloat P = U * I;Serial.println(String("I = ") + I + " mA");Serial.println(String("P = ") + P + " Watts");delay(1000);
}

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