Circuito amperímetro digital usando microcontrolador pic e acs712

Medir a tensão e a corrente sempre será útil ao fazer ou depurar qualquer sistema elétrico. Neste projeto vamos fazer nosso próprio Amperímetro Digital usando o Microcontrolador PIC16F877A e o sensor de corrente ACS712-5A. Este projeto pode medir correntes CA e CC com uma faixa de 0-30A com uma precisão de 0,3A. Com algumas modificações no código, você também pode usar este circuito para medir até 30A. Então vamos começar !!!

Materiais requisitados:

PIC16F877A
7805 Regulador de Tensão
Sensor de corrente ACS712
Visor LCD 16 * 2
Uma caixa de junção e carga (apenas para teste)
Fios de conexão
Capacitores
Breadboard.
Fonte de alimentação - 12V

Funcionamento do Sensor de Corrente ACS712:

Antes de começarmos a construir o projeto, é muito importante entendermos o funcionamento do sensor de corrente ACS712, pois é o componente chave do projeto. Medir a corrente, especialmente a corrente AC, é sempre uma tarefa difícil devido ao ruído acoplado ao problema de isolamento impróprio etc. Mas, com a ajuda deste módulo ACS712 que foi projetado pela Allegro, as coisas se tornaram muito mais fáceis.

Este módulo trabalha com o princípio do efeito Hall, que foi descoberto pelo Dr. Edwin Hall. De acordo com seu princípio, quando um condutor de corrente é colocado em um campo magnético, uma voltagem é gerada em suas bordas perpendiculares às direções da corrente e do campo magnético. Não vamos nos aprofundar muito no conceito, mas simplesmente usar um sensor Hall para medir o campo magnético ao redor de um condutor de corrente. Essa medição será em termos de milivolts, que chamamos de tensão hall. Essa tensão hall medida é proporcional à corrente que estava fluindo através do condutor.

A principal vantagem de usar o Sensor de Corrente ACS712 é que ele pode medir as correntes CA e CC e também fornece isolamento entre a Carga (carga CA / CC) e a Unidade de Medição (parte do Microcontrolador). Conforme mostrado na imagem, temos três pinos no módulo que são Vcc, Vout e Ground respectivamente.

O bloco de terminais de 2 pinos é onde o fio condutor de corrente deve ser passado. O módulo trabalha em + 5V, portanto, o Vcc deve ser alimentado por 5V e o aterramento deve ser conectado ao aterramento do sistema. O pino Vout tem uma tensão de deslocamento de 2500mV, ou seja, quando não há corrente fluindo através do fio, a tensão de saída será 2500mV e quando a corrente fluindo for positiva, a tensão será maior que 2500mV e quando a corrente fluindo for negativa, o a tensão será inferior a 2500mV.

Estaremos usando o módulo ADC do microcontrolador PIC para ler a tensão de saída (Vout) do módulo, que será 512 (2500mV) quando não houver corrente fluindo pelo fio. Este valor reduzirá conforme a corrente flui na direção negativa e aumentará conforme a corrente flui na direção positiva. A tabela a seguir o ajudará a entender como a tensão de saída e o valor ADC variam com base na corrente que flui pelo fio.

Esses valores foram calculados com base nas informações fornecidas na Folha de Dados do ACS712. Você também pode calculá-los usando as fórmulas abaixo:

Tensão Vout (mV) = (Valor ADC / 1023) * 5000 Corrente através do fio (A) = (Vout (mv) -2500) / 185

Agora que sabemos como funciona o Sensor ACS712 e o que podemos esperar dele. Vamos prosseguir para o diagrama do circuito.

Diagrama de circuito:

O diagrama completo do circuito deste projeto do Amperímetro Digital é mostrado na imagem abaixo.

O circuito completo do medidor de corrente digital funciona com + 5 V, que é regulado por um regulador de tensão 7805. Usamos um LCD 16X2 para exibir o valor da corrente. O pino de saída do Sensor de corrente (Vout) é conectado ao ^7º pino do PIC que é o AN4 para ler a tensão analógica.

Além disso, a conexão de pinos para o PIC é mostrada na tabela abaixo

S.No:	Número do PIN	Nome do Pin	Conectado a
1	21	RD2	RS de LCD
2	22	RD3	E de LCD
3	27	RD4	D4 de LCD
4	28	RD5	D5 de LCD
5	29	RD6	D6 de LCD
6	30	RD7	D7 de LCD
7	7	AN4	Vout of Current Sesnor

Você pode construir este circuito amperímetro digital em uma placa de ensaio ou usar uma placa de desempenho. Se você tem seguido os tutoriais PIC, também pode reutilizar o hardware que usamos para aprender os microcontroladores PIC. Aqui, usamos a mesma placa de desempenho que construímos para LED piscando com microcontrolador PIC, conforme mostrado abaixo:

Nota: Não é obrigatório para você construir esta placa, você pode simplesmente seguir o diagrama de circuito e construir seu circuito em uma placa de pão e usar qualquer kit de dumper para descarregar seu programa no microcontrolador PIC.

Simulação:

Este circuito do medidor de corrente também pode ser simulado usando Proteus antes de você realmente continuar com seu Hardware. Atribua o arquivo hexadecimal do código fornecido no final deste tutorial e clique no botão play. Você deve ser capaz de notar a corrente no visor LCD. Usei uma lâmpada como uma carga CA, você pode variar a resistência interna da lâmpada clicando nela para variar a corrente que flui através dela.

Como você pode ver na imagem acima, o amperímetro mostra a corrente real fluindo através da lâmpada que está em torno de 3,52 A e o LCD mostra a corrente em torno de 3,6 A. No entanto, no caso prático, podemos obter um erro de até 0,2A. O valor ADC e a tensão em (mV) também são mostrados no LCD para sua compreensão.

Programando o microcontrolador PIC:

Conforme dito anteriormente, o código completo pode ser encontrado no final deste artigo. O código é autoexplicado com linhas de comentário e envolve apenas o conceito de interface de um LCD com o microcontrolador PIC e o uso do módulo ADC no microcontrolador PIC, que já abordamos em nossos tutoriais anteriores de aprendizado de microcontroladores PIC.

O valor lido do sensor não será preciso, pois a corrente está alternando e também sujeita a ruídos. Portanto, lemos o valor ADC para 20 vezes e fazemos a média para obter o valor atual apropriado, conforme mostrado no código abaixo.

Usamos as mesmas fórmulas explicadas acima para calcular a tensão e o valor da corrente.

for (int i = 0; i <20; i ++) // Ler valor para 20 vezes {adc = 0; adc = ADC_Read (4); // Lê ADC Voltage = adc * 4.8828; // Calcular a tensão if (Voltage> = 2500) // Se a corrente for Amps positivo + = ((Voltage-2500) /18,5); else if (Voltage <= 2500) // Se a corrente for negativa Amps + = ((2500-Voltage) /18,5); } Amps / = 20; // Média do valor que foi lido por 20 vezes

Uma vez que este projeto também pode ler corrente CA, o fluxo de corrente será negativo e positivo também. Ou seja, o valor da tensão de saída ficará acima e abaixo de 2500mV. Portanto, conforme mostrado abaixo, alteramos as fórmulas para corrente negativa e positiva para que não obtenhamos valor negativo.

if (Voltage> = 2500) // Se a corrente for positiva Amps + = ((Voltage-2500) /18,5); else if (Voltage <= 2500) // Se a corrente for negativa Amps + = ((2500-Voltage) /18,5);

Usando um sensor de corrente 30A:

Se você precisar medir corrente superior a 5A, você pode simplesmente comprar um módulo ACS712-30A e fazer a interface da mesma maneira e alterar a linha de código abaixo substituindo 18,5 por 0,66 conforme mostrado abaixo:

if (Voltage> = 2500) // Se a corrente for positiva Amps + = ((Voltage-2500) /0,66); else if (Voltage <= 2500) // Se a corrente for negativa Amps + = ((2500-Voltage) /0,66);

Verifique também o amperímetro 100mA usando o microcontrolador AVR se quiser medir a corrente baixa.

Trabalhando:

Depois de programar o microcontrolador PIC e preparar o hardware. Basta ligar a carga e seu microcontrolador PIC deve ser capaz de ver a corrente passando pelo fio exibido na tela LCD.

NOTA: SE você estiver usando um módulo ASC7125A, certifique-se de que sua carga não consuma mais do que 5A também use fios de bitola mais alta para condutores de transporte de corrente.

O funcionamento completo do projeto do amperímetro baseado no microcontrolador PIC é mostrado no vídeo abaixo. Espero que você tenha o projeto funcionando e tenha gostado de fazê-lo. Se você tiver alguma dúvida, pode escrevê-los na seção de comentários abaixo ou publicá-los em nossos fóruns.