ACS712模块 ACS712ELCTR-05A电流传感器模块
简 介： 测试了基于HALL原理的电流传感器ACS712，验证了它的基本功能，测试了这款5A容量的电流传感器的实际测量电流的范围。实际上比它的标称值大了一倍多。
关键词： HALL，霍尔，ACS712，电流传感器
▌电流传感器模块 ACS712
电流 传感器 在工程应用和科学研究中被广泛应用。在 如何进行电流测量 - NI 中，给出了关于电流检测的基本方法方法：
- 基于电磁学方法：与早期的动圈式（达松瓦尔）仪表有关系
- 基于电学方法：主要与欧姆定律有关系
下面是从TB购买到的 ACS712ELCTR-05A 电流 传感器 模块 (¥：8.80: - 4.80），来初步检测该模块的基本性能。
▲ ACS712 模块
1、模块特点
√ □ 电流 传感器 芯片：ACS712ELC-05B；
√ □ 插针5V供电，板载电源指示灯；
√ □ 模块可以测量正负5安电流，对应模拟量输出185mV/A；
√ □ 没有检测电流通过时，输出的的电压是VCC/2；
√ □ PCB板子尺寸：31(mm)x13(mm)；
注： ACS712 是基于霍尔检测的原理，使用时请尽量避免磁场对此造成影响！
2、IC ACS712
Fully Integrated, Hall Effect-Based Linear Current Sensor IC with 2.1 kVRMS Isolation and a Low-Resistance Current Conductor 使得ACS712的数据手册。其中给出了它的基本特性。
- 频率响应：80kHz
- 输出误差：1.5%
- 内部电阻：1.2毫欧
- 工作电压：+5.0V
▲ 基本应用电路
▲ 内部功能框图
▲ 通过外部运放将输出信号的灵敏度增加
▲ 芯片的管脚定义
▌基本功能测试
1、静态测试
- 测量基本参数：
-
工作电压：+5.003V
工作电流：14mA
输出电压：2.4940V
▲ 模块加电（+5V）之后
2、测量直流电流输出
由 DH1766线性三路可编程直流电源 产生0~ 31V的直流电压，施加在5.1Ω的功率上产生0 ~ 6A左右的电流。测量ACS712模块的输出。
▲ 输出电流电压的可编程直流电源 DH1766
- 测量方式：
-
电流测量：由DH1766读出输出电流；
输出电压：使用FLUKE45测量输出电压；
（1）正向电流测量
如下显示了电流正向输入和模块输出信号。
【Ⅰ.数据曲线】
▲ 输入电流与输出电压
【Ⅱ.测试数据】
idim=[0.0000,0.1140,0.2337,0.3503,0.4668,0.5827,0.6995,0.8163,0.9334,1.0500,1.1674,1.2847,1.4016,1.5180,1.6351,1.7531,1.8722,1.9905,2.1092,2.2276,2.3452,2.4626,2.5810,2.6990,2.8174,2.9361,3.0544,3.1722,3.2907,3.4089,3.5271,3.6455,3.7643,3.8823,4.0006,4.1189,4.2363,4.3543,4.4720,4.5892,4.7073,4.8254,4.9427,5.0596,5.1771,5.2946,5.4141,5.5311,5.6502,5.7692]
vdim=[2.4996,2.5219,2.5437,2.5656,2.5878,2.6088,2.6301,2.6520,2.6736,2.6954,2.7170,2.7389,2.7607,2.7822,2.8044,2.8259,2.8480,2.8700,2.8918,2.9141,2.9366,2.9586,2.9806,3.0021,3.0228,3.0454,3.0673,3.0897,3.1114,3.1332,3.1550,3.1769,3.1989,3.2205,3.2423,3.2641,3.2860,3.3080,3.3298,3.3518,3.3735,3.3953,3.4171,3.4393,3.4608,3.4825,3.5043,3.5259,3.5478,3.5695]
【Ⅲ.直线拟合】
Vout=0.1854I+2.5009V_{out} = 0.1854I + 2.5009Vout=0.1854I+2.5009
（2）反向电流测量
下图显示了电流反向输入的时候，输入电流与输出电压信号。
【Ⅰ.测试曲线】
▲ 输入电流与输出电压
【Ⅱ.测试数据】
idim=[0.0000,0.1130,0.2317,0.3476,0.4629,0.5788,0.6948,0.8111,0.9268,1.0435,1.1603,1.2761,1.3922,1.5075,1.6232,1.7397,1.8571,1.9731,2.0904,2.2081,2.3303,2.4496,2.5674,2.6856,2.8034,2.9202,3.0378,3.1557,3.2736,3.3925,3.5101,3.6295,3.7484,3.8671,3.9853,4.1048,4.2239,4.3417,4.4601,4.5805,4.6995,4.8198,4.9382,5.0572,5.1778,5.2958,5.4160,5.5345,5.6534,5.7736]
vdim=[2.5003,2.4780,2.4570,2.4354,2.4142,2.3928,2.3711,2.3497,2.3281,2.3065,2.2847,2.2632,2.2417,2.2202,2.1984,2.1770,2.1550,2.1335,2.1114,2.0896,2.0667,2.0447,2.0226,2.0008,1.9789,1.9575,1.9360,1.9137,1.8914,1.8693,1.8469,1.8247,1.8026,1.7806,1.7585,1.7361,1.7140,1.6918,1.6693,1.6465,1.6244,1.6018,1.5796,1.5575,1.5348,1.5127,1.4901,1.4679,1.4455,1.4227]
【Ⅲ.直线拟合】
Vout=−0.1865I+2.5011V_{out} = - 0.1865I + 2.5011Vout=−0.1865I+2.5011
（3）将上面两个测量结果合并
▲ 测量电流与输出电压
线性拟合后的公式：Vout=0.18592I+2.49939V_{out} = 0.18592I + 2.49939Vout=0.18592I+2.49939
3、测量电流范围极限
根据上面测测量线性拟合，如果按照+5V的范围，那么理论上该模块可以测量的电流范围应该是：Imax=2.50.18592=13.44AI_{\max } = {{2.5} \over {0.18592}} = 13.44AImax=0.185922.5=13.44A
那么，增加输入电流，测试输入输出的关系。
（1）改造负载
在原有的5Ω的基础上，再并联上两个5Ω的电阻，形成 5/3=1.667Ω5/3 = 1.667\Omega5/3=1.667Ω。考虑到线路其它部分的阻抗，整个回路的电阻大约为2欧姆左右。
（2）测量数据
设置电压范围为 0V～19V ，便可以获得±10A的电流。如下是测量得到的数据曲线。
▲ 输入电流与输出电压
输入输出之间的线性拟合公式为：
UOut=0.1855I+2.497U_{Out} = 0.1855I + 2.497UOut=0.1855I+2.497
从上面测量结果来看。在±10A左右，输入与输出之间仍然呈现出线性关系。
▌动态特性测量
测量模块测量电流信号的动态特性。
1.测量方法
利用DG1062产生峰峰值为8V的方波信号，驱动AOT254L功率MOS管。带动2.5Ω电阻。
下面是MOS管的驱动电压与电流信号。
▲ MOS驱动信号（蓝色）与电流信号（青色）
由于只是简单的测试，没有进行良好的共地，所以在信号的上升与下降沿出现很多的振荡信号。
分析电流信号的变化，可以看ACS712输出电压的响应情况。
如下是在 ACS712数据手册 给出了ACS712的输出信号变化情况。
▲ 数据手册中给出的ACS712的电流响应曲线
■ 相关文献链接:
- 如何进行电流测量 - NI
- ACS712ELCTR-05A 电流传感器模块
- Fully Integrated, Hall Effect-Based Linear Current Sensor IC with 2.1 kVRMS Isolation and a Low-Resistance Current Conductor
- DH1766线性三路可编程直流电源
▌附件文件
1、测量模块特性程序
#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2021-04-24
#
# Note:
#============================================================from headm import *
from tsmodule.tsvisa import *
from tsmodule.tsstm32 import *vset = linspace(0, 31, 50)
vdim = []
idim = []for v in vset:dh1766volt(v)time.sleep(1.5)meter = meterval()vdim.append(meter[0])curr = dh1766curr()idim.append(curr)printff(v, meter[0], curr)tspsave('meas', idim=idim, vdim=vdim)dh1766volt(10)plt.plot(idim, vdim)
plt.xlabel("Current(A)")
plt.ylabel("Voltage(V)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()#------------------------------------------------------------
# END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================
2.对于测量结果进行线性拟合
#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST2.PY -- by Dr. ZhuoQing 2021-04-24
#
# Note:
#============================================================from headm import *
from scipy.optimize import curve_fitidim0, vdim0 = tspload('meas1', 'idim', 'vdim')
idim1, vdim1 = tspload('meas2', 'idim', 'vdim')def linefun(x, a, b):return a*x + bx1 = list(idim0)
y1 = list(vdim0)
x2 = [-x for x in list(idim1)]
y2 = list(vdim1)x1.extend(x2)
y1.extend(y2)printf(x1, y1)x = array(x1)
y = array(y1)
param = (1, 0)
param, conv = curve_fit(linefun, x, y, p0=param)
printf(param)plt.plot(x1, y1)
plt.xlabel("Current(A)")
plt.ylabel("Voltage(A)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()#------------------------------------------------------------
# END OF FILE : TEST2.PY
#============================================================
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