Grove - 10A DC电流传感器 (ACS725)

Grove - 10A DC电流传感器 (ACS725) 是基于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、商业和通信系统中直流电流检测的经济且精确的解决方案。

Grove - 10A DC电流传感器 (ACS725) 可测量高达10A的直流电流，具有264mV/A的基本灵敏度。该传感器不支持交流电流，如果您需要测量交流负载，请查看：

特性

高带宽120 kHz模拟输出，用于控制应用中的更快响应时间
通过专有的放大器和滤波器设计技术显著改善带宽，行业领先的噪声性能
1.2 mΩ主导体电阻，具有低功耗损耗和高浪涌电流耐受能力
差分霍尔传感器可消除共模场
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
电流检测范围	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

电流检测有两种类型：直接检测和间接检测。分类主要基于用于测量电流的技术。

直接检测：

欧姆定律

间接检测：

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) 使用磁场传感器技术。磁场传感器技术有三种类型：

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，差分霍尔传感器可消除共模。

硬件概览

支持的平台

Arduino	Raspberry Pi

入门指南

caution

测试过程中禁止人体接触模块，否则可能有触电危险。

使用 Arduino

所需材料

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

立即购买	立即购买	立即购买

此外，您可以考虑我们的新产品 Seeeduino Lotus M0+，它相当于 Seeeduino V4.2 和 Base Shield 的组合。

note

1 请轻轻插入 USB 数据线，否则可能损坏接口。请使用内部有 4 根线的 USB 数据线，只有 2 根线的 USB 数据线无法传输数据。如果您不确定手头的数据线，可以点击这里购买。

2 每个 Grove 模块在购买时都会附带一根 Grove 数据线。如果您丢失了 Grove 数据线，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连接到螺丝端子的对应正负极。

tip

如果正负极接反，读数将会反转。此传感器在使用前需要校准，因此请不要先给电路通电。

步骤 3. 将 Grove - Base Shield 插入 Seeeduino。
步骤 4. 使用 USB 数据线将 Seeeduino 连接到电脑。

**图 4**. *在此演示中我们使用了直流电源，请将电流设置为 0A 或不要先通电*

软件

caution

如果这是您第一次使用 Arduino，我们强烈建议您在开始之前查看 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，您可以找到示例代码。这里我们以 Grove_10A_Current_Sensor 为例。直接点击 Grove_10A_Current_Sensor.ino 打开示例代码，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
//需要一个 OLED 显示屏
//使用 A0 引脚
#define Pin A0

// 取 500 次平均值
const int averageValue = 500;

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

float Vref = 322;   //Vref 是零漂值，使用前需要将此值更改为实际测量值。
void setup() 
{
  SERIAL.begin(9600);
}

void loop() 
{
  // 读取值 10 次：
  for (int i = 0; i < averageValue; i++)
  {
    sensorValue += analogRead(Pin);

    // 在下一次循环前等待 2 毫秒
    delay(2);
  }

  sensorValue = sensorValue / averageValue;

  // 板载 ADC 是 10 位
  // 不同的电源会导致不同的参考源
  // 示例：2^10 = 1024 -> 5V / 1024 ~= 4.88mV
  //          unitValue= 5.0 / 1024.0*1000 ;
  float unitValue= RefVal / 1024.0*1000 ;
  float voltage = unitValue * sensorValue; 

  // 无负载时，Vref=初始值
  SERIAL.print("initialValue: ");
  SERIAL.print(voltage);
  SERIAL.println("mV"); 
  
  // 计算对应的电流
  float current = (voltage - Vref) * sensitivity;

  // 打印显示电压 (mV)
  // 此电压是对应电流的引脚电压
  /*
  voltage = unitValue * sensorValue-Vref;
  SERIAL.print(voltage);
  SERIAL.println("mV");
  */

  // 打印显示电流 (mA)
  SERIAL.print(current);
  SERIAL.println("mA");
   
  SERIAL.print("\n");

  // 重置 sensorValue 以便下一次读取
  sensorValue = 0;
  // 每秒读取一次
  delay(1000);
}

步骤 3. 上传示例代码。如果您不知道如何上传代码，请查看如何上传代码。
步骤 4. 打开 Arduino IDE 的 串口监视器，点击 工具->串口监视器，或者同时按下 ctrl+shift+m 键。将波特率设置为 9600。
步骤 5. 校准
当没有电流流动时，传感器仍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，转换为电流为 93.48mA*

由于存在零偏移，当没有电流时传感器仍会有读数。因此我们设置了一个参数 Vref 来修正它，你可以在上面的代码块中找到。

第19行：

float Vref = 322;  
// Vref 是零漂移值，在使用之前需要将此值更改为您实际测量的值。

在示例代码中，我们将 Vref 设置为 322，然而零偏移值因板子而异。如您所知，我们在此示例中使用的板子的值为 346.68。因此我们需要修改第21行：

float Vref = 346.68;

然后保存代码并重新上传代码，按照步骤2和步骤3操作。现在让我们看看：

当电流输出变为 0mA 或一个较小的值时，您已经完成了校准。

步骤6. 现在一切准备就绪，您可以开始供电了。请随意使用它，记住这是一个 10A 的直流电流传感器，电流不能超过 10A！

如果您想了解结果的计算公式，请参考 FAQ Q1

使用 Raspberry Pi

所需材料

Raspberry Pi	Grove Base Hat for RasPi	10A DC Current Sensor

立即购买	立即购买	立即购买

硬件连接

步骤1. 将 Grove Base Hat 插入 Raspberry Pi。
步骤2. 将 Grove - 10A DC Current Sensor(ACS70331) 连接到 Base Hat 的 A0 端口。
步骤3. 将待测电路的正负极连接到螺丝端子的对应正负极。

图7. *我们在此示例中使用直流电源，请将电流设置为 0A 或初始状态不要通电*

:::提示如果您反接了正负极，读数将会反转。此传感器在使用前需要校准，因此请不要先给电路通电。 :::

步骤4. 通过 Micro-USB 电缆为 Raspberry Pi 供电。

:::注意您可以通过电脑 USB 端口或直流适配器为 Raspberry Pi 供电。然而，如果您使用的是 Raspberry Pi 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 Raspberry Pi 3B+。 :::

软件

步骤1. 按照设置软件配置开发环境。
步骤2. 通过克隆 grove.py 库下载源文件。

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

步骤3. 执行以下命令运行代码。

cd grove.py/grove   # 进入示例文件夹
python grove_current_sensor.py 0 10A   # 运行示例程序

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 ctrl+c 退出。

:::注意请注意第二条命令，文件名后有两个参数：

0 表示传感器连接到 A0 端口。如果您将传感器连接到 A2 端口，则需要将此参数更改为 2。此参数范围为 0-7，但如果您使用 Grove Base Hat，由于接口的物理限制，您只能使用 0/2/4/6。
10A 表示电流传感器类型为 10A DC。 :::

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

此系列有三个电流传感器，参数列表如上

:::注意请注意，10A 的直流电流传感器在测量小范围时会有较大的误差，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，例如电源电压的纹波应尽可能小。 :::

步骤4 校准.

当没有电流流动时，传感器仍然会有一个小的输出值。我们称这个值为零偏移。如您所见，在步骤 3 中，该板的零偏移为 324mV，转换为电流为 8mA。

由于存在零偏移，即使没有电流，传感器也会有读数。因此，我们设置了一个参数 Vref 来修正它，您可以在 python grove_current_sensor.py 中找到它。对于 Grove - 10A 直流电流传感器 (ACS725)，我们默认将 Vref 设置为 322，但零偏移因板而异。这就是为什么我们需要先进行校准。

请查看以下 Python 代码。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
#
# The MIT License (MIT)
# Copyright (C) 2018  Seeed Technology Co.,Ltd.
#
# 这是用于 Grove Base Hat 的库
# 用于连接树莓派的 Grove 传感器。
'''
这是以下传感器的代码：
    - `Grove - 2.5A 直流电流传感器  <https://www.seeedstudio.com/Grove-2-5A-DC-Current-Sensor-ACS70331-p-2929.html>`_
    - `Grove - 5A 交流/直流电流传感器 <https://www.seeedstudio.com/Grove-5A-DC-AC-Current-Sensor-ACS70331-p-2928.html>`_
    - `Grove - 10A 电流传感器      <https://www.seeedstudio.com/Grove-10A-DC-Current-Sensor-ACS725-p-2927.html>`_
示例：
    .. code-block:: python
        import time
        from grove_current_sensor import Current
        pin = 0
        sensor_type = "2.5A"
        # 如果使用 10A 电流传感器，输入：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 电流传感器类
    '''

    def __init__(self,bus_num=1,addr=ADC_DEFAULT_IIC_ADDR):
        '''
        初始化 IIC。
        参数: 
            bus_num(int): 总线编号；
            addr(int): IIC 地址；
        '''
        self.bus = Bus(bus_num)
        self.addr = addr
  
    def get_nchan_vol_milli_data(self,n,averageValue):
        '''
        获取 n 通道的电压数据，单位为 mV。
        :param int n: ADC 引脚。
        :param int averageValue: 平均采集频率。
        返回: 
            int: 电压值
        '''
        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 直流/10A 电流传感器获取 n 通道数据，单位为 mA。
        :param int n: ADC 引脚。
        :param float sensitivity: 将电压转换为电流的系数。
        :param int Vref: 空载时的初始电压。
        :param int averageValue: 平均采集频率。
        返回: 
            int: 电流值
        '''
        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 电流传感器交流输出，获取 n 通道数据，单位为 mA。
        :param int n: ADC 引脚。
        :param float sensitivity: 将电压转换为电流的系数。
        :param int Vref: 空载时的初始电压。
        :param int averageValue: 平均采集频率。
        返回: 
            int: 电流值
        '''
        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("参数输入错误！")
            print("请输入参数，例如：python grove_current_sensor 0 2.5A")
            print("参数1: 0-7")
            print("参数2: 2.5A/5A_DC/5A_AC/10A")
    
    else:
        print("请输入参数，例如：python grove_current_sensor 0 2.5A")
        print("参数1: 0-7")
        print("参数2: 2.5A/5A_DC/5A_AC/10A")
    
    
if __name__ == '__main__':
    main()

您可以在上面代码块的第 156 行修改 Vref：

        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 是 322，而在 步骤 3 中，我们可以发现当没有电流时零偏移值为 324mV。因此我们将其改为 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，比之前更好了，现在您可以更准确地测量电流了 😄

常见问题解答

Q1# 电流计算公式是什么？

A1: 如果您觉得原理部分非常复杂，我们可以用一种简单的方式来解释。被测电路中的电流激发磁场，从而导致 GMR 元件的电阻值发生变化。而桥路中的电阻变化会导致芯片输出电压发生变化。我们将输出电压称为 V_IOUT。

V_IOUT = Sens × I_p + V_IOUT(Q)

Sens: Sens 是将电流转换为输出电压的系数。对于此模块，它是 264mA/V。
I_p: I_p 是被测电路中的电流值，单位为 mA。
V_IOUT(Q): V_IOUT(Q) 是当 I_p 为 0mA（即被测电路中没有电流）时的输出电压，单位为 mV。

以下是电流值的计算公式：

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

现在，让我们回顾图 5，我们将解释为什么当被测电路中的实际电流值为 0 时，输出的电流值不是 0。如您在图 5 中所见，initialValue 是 346.68mV，即 V_IOUT；电流是 93.48mA，即 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，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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[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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