Grove - 10A 直流电流传感器（ACS725）

Grove - 10A DC 电流传感器（ACS725）是一款基于 ACS725 的高精度直流电流传感器。Allegro™ ACS725 电流传感器 IC 是工业、汽车、商业和通信系统中经济且精确的直流电流感应解决方案。

Grove - 10A DC 电流传感器（ACS725）可以测量高达 10A 的直流电流，并具有 264mV/A 的基础灵敏度。这款传感器不支持交流电流测量，如果您想测量交流负载，请查看：

特点

高带宽120kHz模拟输出，为控制应用提供更快的响应时间
行业领先的噪声性能，通过专有放大器和滤波器设计技术大大提高了带宽
1.2mΩ初级导体电阻，具有低功率损耗和高涌入电流承受能力
差分霍尔传感技术，可抑制共模场
模拟输出

规格

参数	值
供电电压	3.3V / 5V
工作环境温度	-40 – 150℃
存储温度	- 65°C – 165°C
工作电压	<400V
电流感应范围	0 – 10A
灵敏度	264mV/A(典型值)
输出接口	模拟
输入接口	螺丝端子

工作原理

电流感测主要有两种类型：直接感测和间接感测。分类主要基于用来测量电流的技术。

直接感测：

欧姆定律

间接感测：

法拉第电磁感应定律
磁场传感器
法拉第效应

Grove - 10A DC 电流传感器（ACS725）采用了磁场传感器技术。磁场传感器技术主要有三种类型：

霍尔效应
磁通门传感器
磁阻电流传感器

Grove - 10A DC 电流传感器（ACS725）基于霍尔原理，差分霍尔传感技术可以抑制共模场。

硬件概述

支持的平台

Arduino	树莓派

入门指南

:::警式危险测试过程中严禁人体接触模块，否则有触电危险。 :::

与Arduino配合使用

所需材料

Seeeduino V4.2	Base Shield	10A DC 电流传感器(ACS725)

立即获取	立即获取	立即获取

此外，您还可以考虑我们新推出的Seeeduino Lotus M0+，它相当于 Seeeduino V4.2 和 Base Shield 的组合。

:::注意 1 提示 1 请轻轻插入USB电缆，否则可能会损坏端口。请使用内部有4根线的USB电缆，2根线的电缆无法传输数据。如果您不确定自己手中的电缆是否符合要求，可以点击这里购买。

2 您购买每个Grove模块时都会附带一根Grove电缆。如果您丢失了Grove电缆，可以点击这里购买。 :::

硬件连接

步骤 1. 将Grove - 10A DC 电流传感器（ACS725）连接到Base Shield的A0端口。
步骤 2. 将待测电路的正负极分别连接到螺丝端子的对应正负极。

:::提示如果您接反了正负极，读数也会相应反转。此传感器在使用前需要进行校准，因此请先不要给电路通电。 :::

步骤 3. 将Grove - Base Shield插入Seeeduino。
步骤 4. 通过USB电缆将Seeeduino连接到电脑。

**图 4**. *在本次演示中，我们使用直流电源，请将电流设置为0A或首先不要通电*

软件

:::警告如果您是第一次使用Arduino，我们强烈建议您在开始之前先阅读Arduino入门指南。:::

步骤 1. 从Github下载Grove电流传感器库。
步骤 2. 在/example/文件夹中，您可以找到演示代码。这里我们以Grove_10A_Current_Sensor为例。只需点击Grove_10A_Current_Sensor.ino即可打开演示。或者您可以复制以下代码：

#ifdef ARDUINO_SAMD_VARIANT_COMPLIANCE
  #define RefVal 3.3
  #define SERIAL SerialUSB
#else
  #define RefVal 5.0
  #define SERIAL Serial
#endif
//An OLED Display is required here
//use pin A0
#define Pin A0

// Take the average of 500 times
const int averageValue = 500;

long int sensorValue = 0;
float sensitivity = 1000.0 / 264.0; //1000mA per 264mV 


float Vref = 322;   //Vref is zero drift value, you need to change this value to the value you actually measured before using it.
void setup() 
{
  SERIAL.begin(9600);
}

void loop() 
{
  // Read the value 10 times:
  for (int i = 0; i < averageValue; i++)
  {
    sensorValue += analogRead(Pin);

    // wait 2 milliseconds before the next loop
    delay(2);

  }

  sensorValue = sensorValue / averageValue;
 

  // The on-board ADC is 10-bits 
  // Different power supply will lead to different reference sources
  // example: 2^10 = 1024 -> 5V / 1024 ~= 4.88mV
  //          unitValue= 5.0 / 1024.0*1000 ;
  float unitValue= RefVal / 1024.0*1000 ;
  float voltage = unitValue * sensorValue; 

  //When no load,Vref=initialValue
  SERIAL.print("initialValue: ");
  SERIAL.print(voltage);
  SERIAL.println("mV"); 
  
  // Calculate the corresponding current
  float current = (voltage - Vref) * sensitivity;

  // Print display voltage (mV)
  // This voltage is the pin voltage corresponding to the current
  /*
  voltage = unitValue * sensorValue-Vref;
  SERIAL.print(voltage);
  SERIAL.println("mV");
  */

  // Print display current (mA)
  SERIAL.print(current);
  SERIAL.println("mA");
   
  SERIAL.print("\n");

  // Reset the sensorValue for the next reading
  sensorValue = 0;
  // Read it once per second
  delay(1000);
}

步骤 3. 上传演示代码。如果您不知道如何上传代码，请查看如何上传代码。
步骤 4. 点击工具->串口监视器打开Arduino IDE的串口监视器。或者同时按ctrl+shift+m键。将波特率设置为9600。
步骤 5. 校准 当没有电流流过时，传感器仍然会有一个小的输出值。我们称这个值为零偏移。

**图 5**. *此板的零偏移为346.68mV，转换成电流为93.48mA*

由于零偏移的存在，即使没有电流流过，传感器也会有读数。因此，我们设置了一个参数Vref来修正这个问题，你可以在上面的代码块中找到它。

第19行：

float Vref = 322;  
//Vref is zero drift value, you need to change this value to the value you actually measured before using it.

在演示代码中，我们将Vref设置为322，但每块板的零偏移值可能不同。如您所知，我们在本次演示中使用的板的零偏移值为346.68。因此，我们修改第21行：

float Vref = 346.68;

然后保存代码并再次上传代码，按照步骤2和步骤3操作。现在让我们来看看：

当电流输出变为0mA或一个小值时，您已经完成了校准。

步骤 6. 现在它属于你了，你可以给电流通电。请随意使用它，记住这是一个10A直流电流传感器，电流不能超过10A！

如果您想知道结果的计算公式，请参考FAQ Q1

在树莓派上操作

所需材料

树莓派	Grove Base Hat for RasPi	10A 直流电流传感器

立即获取	立即获取	立即获取

硬件连接

步骤 1. 将Grove Base Hat插入树莓派。
步骤 2. 将Grove - 10A直流电流传感器（ACS70331）连接到Base Hat的A0端口。
步骤 3. 将待测试电路的正负极分别连接到螺丝接线柱的对应正负极。

**图 7**. *在本次演示中，我们使用直流电源，请将电流设置为0A或首先不要通电*

:::提示如果您接反了正负极，读数也会相应反转。此传感器在使用前需要进行校准，因此请先不要给电路通电。 :::

步骤 4. 通过Micro-USB电缆为树莓派供电。

:::警告您可以通过电脑的USB端口或直流适配器为树莓派供电，但是，如果您使用的是树莓派3B+，我们强烈建议您使用直流适配器供电，如果使用电脑的USB端口，可能会损坏树莓派3B+。 :::

软件

步骤 1. 按照设置软件的说明配置开发环境。
步骤 2. 通过克隆grove.py库来下载源文件。

cd ~
git clone https://github.com/Seeed-Studio/grove.py

步骤 3. 执行以下命令来运行代码。

cd grove.py/grove   # to enter the demo file folder
python grove_current_sensor.py 0 10A   # to run the demo program 

然后终端将输出如下内容：

pi@raspberrypi:~/grove.py/grove $ python grove_current_sensor.py 0 10A
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
8.0
()
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
8.0
()
pin_voltage(mV):
323
current(mA):
4.0
()
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
8.0
()
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
8.0
()
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
8.0
()
^CTraceback (most recent call last):
  File "grove_current_sensor.py", line 200, in <module>
    main()
  File "grove_current_sensor.py", line 185, in main
    time.sleep(1)
KeyboardInterrupt

按下ctrl+c来退出。

:::注意请注意第二个命令，文件名后面有两个参数：

0 表示传感器连接在A0端口。如果你把传感器连接在A2端口，那么你需要把这个参数改为2。这个参数的取值范围是0-7，但如果你使用的是Grove Base Hat，由于接口的物理限制，你只能使用0/2/4/6。
10A 表示电流传感器类型是10A直流:::

传感器名称	电流类型	参数值
Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331)	直流	2.5A
Grove - ±5A DC/AC Current Sensor (ACS70331)	直流	5A_DC
AC	5A_AC
Grove - 10A DC Current Sensor (ACS725)	DC	10A

该系列有三种电流传感器，参数列表如上所示

:::注意请注意，10A直流电流传感器在测量小范围电流时会有较大误差，因此建议提供超过200mA的电流进行测试。此外，测量环境会影响精度，例如供电电压的纹波应尽可能小。 :::

步骤 4 校准。

当没有电流流过时，传感器仍会有一个小的输出值。我们称这个值为零偏移。正如你在步骤3中所看到的，这块板的零偏移是324mV，转换为电流是8mA。

由于零偏移的存在，即使没有电流流过，传感器也会有读数。因此，我们设置了一个参数Vref来修正它，你可以在python grove_current_sensor.py中找到它。对于Grove - 10A DC电流传感器（ACS725），我们默认将Vref设置为322，但每块板的零偏移值可能不同。这就是为什么我们首先需要进行校准。

查看下面的Python代码。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
#
# The MIT License (MIT)
# Copyright (C) 2018  Seeed Technology Co.,Ltd.
#
# This is the library for Grove Base Hat
# which used to connect grove sensors for Raspberry Pi.
'''
This is the code for
    - `Grove - 2.5A DC current sensor  <https://www.seeedstudio.com/Grove-2-5A-DC-Current-Sensor-ACS70331-p-2929.html>`_
    - `Grove - 5A AC/DC current sensor <https://www.seeedstudio.com/Grove-5A-DC-AC-Current-Sensor-ACS70331-p-2928.html>`_
    - `Grove - 10A current sensor      <https://www.seeedstudio.com/Grove-10A-DC-Current-Sensor-ACS725-p-2927.html>`_
Examples:
    .. code-block:: python
        import time
        from grove_current_sensor import Current
        pin = 0
        sensor_type = "2.5A"
        #if use 10A current sensor input: pin = 0 , sensor_type = "10A"
        if (sensor_type == "2.5A"):
            sensitivity = 1000.0 / 800.0
            Vref = 260
        if (sensor_type == "5A_DC"):
            sensitivity = 1000.0 / 200.0
            Vref = 1498
        if (sensor_type == "5A_AC"):
            sensitivity = 1000.0 / 200.0
            Vref = 1498
        if (sensor_type == "10A"):
            sensitivity = 1000.0 / 264.0
            Vref = 322
        averageValue = 500
        ADC = Current()
        while True:
            if(sensor_type == "5A_AC"):
                pin_voltage = ADC.get_nchan_vol_milli_data(pin,averageValue)
                current = ADC.get_nchan_AC_current_data(pin,sensitivity,Vref,averageValue)
            else:
                temp = ADC.get_nchan_current_data(pin,sensitivity,Vref,averageValue)
                current = temp[0]
                pin_voltage = temp[1]
        
            current = round(current)
            print("pin_voltage(mV):")
            print(pin_voltage)
            print("current(mA):")
            print(current)
            print()
            time.sleep(1)
    
'''

import sys
import time
from grove.i2c import Bus

ADC_DEFAULT_IIC_ADDR = 0X04

ADC_CHAN_NUM = 8

REG_RAW_DATA_START = 0X10
REG_VOL_START = 0X20
REG_RTO_START = 0X30

REG_SET_ADDR = 0XC0

__all__ = ['Current','Bus']

class Current():
    '''
    Grove Current Sensor class
    '''

    def __init__(self,bus_num=1,addr=ADC_DEFAULT_IIC_ADDR):
        '''
        Init iic.
        Args: 
            bus_num(int): the bus number;
            addr(int): iic address;
        '''
        self.bus = Bus(bus_num)
        self.addr = addr
  
    def get_nchan_vol_milli_data(self,n,averageValue):
        '''
        Get n chanel data with unit mV.
        :param int n: the adc pin.
        :param int averageValue: Average acquisition frequency.
        Returns: 
            int: voltage value
        '''
        val = 0
        for i in range(averageValue):
            data = self.bus.read_i2c_block_data(self.addr,REG_VOL_START+n,2)
            val += data[1]\<\<8|data[0]
        val = val / averageValue
        return val

    def get_nchan_current_data(self,n,sensitivity,Vref,averageValue):
        '''
        2.5A/5A DC/10A cunrrent sensor get n chanel data with unit mA.
        :param int n: the adc pin.
        :param float sensitivity: The coefficient by which voltage is converted into current.
        :param int Vref: Initial voltage at no load.
        :param int averageValue: Average acquisition frequency.
        Returns: 
            int: current value
        '''
        val = 0
        for i in range(averageValue):
            data = self.bus.read_i2c_block_data(self.addr,REG_VOL_START+n,2)
            val += data[1]\<\<8|data[0]
        val = val / averageValue
        currentVal = (val - Vref) * sensitivity
        return currentVal,val

    def get_nchan_AC_current_data(self,n,sensitivity,Vref,averageValue):
        '''
        5A current sensor AC output and get n chanel data with unit mA.
        :param int n: the adc pin.
        :param float sensitivity: The coefficient by which voltage is converted into current.
        :param int Vref: Initial voltage at no load.
        :param int averageValue: Average acquisition frequency.
        Returns: 
            int: current value
        '''
        sensorValue = 0
        for i in range(averageValue):
            data=self.bus.read_i2c_block_data(self.addr,REG_VOL_START+n,2)
            val=data[1]\<\<8|data[0]
            if(val > sensorValue):
                sensorValue=val
            time.sleep(0.00004)
        currentVal = ((sensorValue - Vref) * sensitivity)*0.707
        return currentVal   

ADC = Current()
def main():
    if(len(sys.argv) == 3):

        pin = int(sys.argv[1])
        sensor_type = sys.argv[2]
        if (pin < 8 and (sensor_type == "2.5A" or sensor_type == "5A_DC" or sensor_type == "5A_AC" or sensor_type == "10A") ):
            if (sensor_type == "2.5A"):
                sensitivity = 1000.0 / 800.0
                Vref = 260
            if (sensor_type == "5A_DC"):
                sensitivity = 1000.0 / 200.0
                Vref = 1498
            if (sensor_type == "5A_AC"):
                sensitivity = 1000.0 / 200.0
                Vref = 1498
            if (sensor_type == "10A"):
                sensitivity = 1000.0 / 264.0
                Vref = 322
            averageValue = 500

            while True:

                if(sensor_type == "5A_AC"):
                    pin_voltage = ADC.get_nchan_vol_milli_data(pin,averageValue)
                    current = ADC.get_nchan_AC_current_data(pin,sensitivity,Vref,averageValue)
                else:
                    temp = ADC.get_nchan_current_data(pin,sensitivity,Vref,averageValue)
                    current = temp[0]
                    pin_voltage = temp[1]

                current = round(current)
                print("pin_voltage(mV):")
                print(pin_voltage)
                print("current(mA):")
                print(current)
                print()
                time.sleep(1)
            
        else:
            print("parameter input error!")
            print("Please enter parameters for example: python grove_current_sensor 0 2.5A")
            print("parameter1: 0-7")
            print("parameter2: 2.5A/5A_DC/5A_AC/10A")
    
    else:
        print("Please enter parameters for example: python grove_current_sensor 0 2.5A")
        print("parameter1: 0-7")
        print("parameter2: 2.5A/5A_DC/5A_AC/10A")
    
    
if __name__ == '__main__':
    main()

您可以在上述代码块的第156行修改Vref的值：

        if (pin < 8 and (sensor_type == "2.5A" or sensor_type == "5A_DC" or sensor_type == "5A_AC" or sensor_type == "10A") ):
            if (sensor_type == "2.5A"):
                sensitivity = 1000.0 / 800.0
                Vref = 260
            if (sensor_type == "5A_DC"):
                sensitivity = 1000.0 / 200.0
                Vref = 1498
            if (sensor_type == "5A_AC"):
                sensitivity = 1000.0 / 200.0
                Vref = 1498
            if (sensor_type == "10A"):
                sensitivity = 1000.0 / 264.0
                Vref = 322
            averageValue = 500

如您所见，对于10A电流传感器，默认的Vref值为322，而在步骤3中，当没有电流时，我们可以发现零偏移值为324mV。因此，让我们将其更改为324。

            if (sensor_type == "10A"):
                sensitivity = 1000.0 / 264.0
                Vref = 324

现在，让我们再次运行这个示例：

pi@raspberrypi:~/grove.py/grove $ python grove_current_sensor.py 0 10A
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
0.0
()
pin_voltage(mV):
325
current(mA):
4.0
()
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
0.0
()
pin_voltage(mV):
323
current(mA):
-4.0
()
pin_voltage(mV):
324
current(mA):
0.0

嗯，现在比之前好多了，你现在可以更准确地测量电流了 😄

常见问题

Q1# 电流的计算公式是什么？

A1: 如果你觉得工作原理部分很复杂，让我们用简单的方式来说。待测电路中的电流激发磁场，导致GMR元件的电阻值发生变化。桥中电阻的变化会导致芯片输出电压的变化。我们称这个输出电压为V_IOUT。

V_IOUT = Sens × I_p + V_IOUT(Q)

Sens: Sens is the coefficient that converts the current into an output voltage. For this module it is 264mA/V.
I_p: I_p is the current value in the circuit to be tested, Unit mA.
V_IOUT(Q): V_IOUT(Q) is the voltage output when the I_p is 0mA(which means there is no current in the circuit to be tested), Unit mV.

这里得到的电流值为：

I_p = (V_IOUT - V_IOUT(Q)) / Sens

现在，让我们回顾一下图5，我们将解释为什么待测电路中的实际电流值为0时，输出电流值不为0。如图5所示，initialValue为346.68mV，这是V_IOUT；电流为93.48mA，这是I_p。至于V_IOUT(Q)，它是我们在代码中设置的Vref。在图5中，它是265。而Sens是264mA/V，即264mA/1000mV。现在，我们来做一些数学计算：

{(346.68mV-322mV) / (264mA/1000mV)} = 93.48mA

因此，在图6中，当我们将Vref设置为346.68时**，Ip**变为0mA。

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资源

[ZIP] Grove - 10A DC 电流传感器 (ACS725) 原理图文件
[PDF] ACS725 数据手册

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