Grove - Sensor de Corrente CC de 2,5A (ACS70331)
O Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331) é um sensor de corrente CC de alta precisão baseado no ACS70331. O ACS70331 é uma série de chips, este módulo usa o ACS70331EESATR-2P5U3, que é o CI de sensor de corrente de alta sensibilidade da Allegro para aplicações de detecção de corrente <2.5 A. Ele incorpora tecnologia magnetorresistiva gigante (GMR) que é 25 vezes mais sensível do que sensores tradicionais de efeito Hall para detectar o campo magnético gerado pela corrente que flui através do condutor primário integrado de baixa resistência.
O Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331) pode medir corrente CC de até 2,5 A e possui uma sensibilidade básica de 800mV/A. Este sensor não suporta corrente CA, se você quiser medir a carga CA, verifique:
Grove - 2.5A DC Current Sensor (ACS725)
Características
- Largura de banda de 1 MHz com tempo de resposta <550 ns
- Baixo ruído: 8 mA(rms) a 1 MHz
- Resistência do condutor primário de 1,1 mΩ resulta em baixa perda de energia
- Alto PSRR de CC permite uso com fontes de alimentação ou baterias de baixa precisão (operação de 3 a 4,5 V)
- Saída analógica
Especificações
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Tensão de alimentação | 3.3V / 5V |
| Temperatura ambiente de operação | -40 – 85℃ |
| Temperatura de armazenamento | - 65°C – 125°C |
| Tensão de trabalho | <100V |
| Faixa de detecção de corrente | 0 – 2.5A |
| Sensibilidade | 800mV/A(Típ.) |
| Interface de saída | Analógica |
| Interface de entrada | Borne de parafuso |
Princípio de Funcionamento
Existem dois tipos de detecção de corrente: direta e indireta. A classificação é feita principalmente com base na tecnologia usada para medir a corrente.
Detecção direta:
- Lei de Ohm
Detecção indireta:
- Lei de Indução de Faraday
- Sensores de campo magnético
- Efeito Faraday
O Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331) usa tecnologia de sensores de campo magnético. E existem três tipos de tecnologias de sensores de campo magnético:
- Efeito Hall
- Sensores de fluxo magnético (flux gate)
- Sensor de corrente magnetorresistivo
O Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331) é baseado no princípio do sensor de corrente magnetorresistivo, que também é conhecido como GMR. Um magnetorresistor (MR) é um dispositivo de dois terminais que altera sua resistência de forma parabólica com o campo magnético aplicado. Essa variação da resistência do MR devido ao campo magnético é conhecida como Efeito Magnetorresistivo.
A construção interna do encapsulamento QFN do ACS70331 é mostrada na Figura 2. O die fica acima do caminho de corrente primário de forma que o campo magnético seja produzido no plano com os elementos GMR no die. Os elementos GMR 1 e 2 detectam o campo na direção +X para o fluxo de corrente IP positivo, e os elementos GMR 3 e 4 detectam o campo na direção –X para o fluxo de corrente IP positivo. Isso permite a medição diferencial da corrente e a rejeição de campos externos parasitas.
Os quatro elementos GMR são dispostos em uma configuração de ponte de Wheatstone como mostrado na Figura 2, de modo que a saída da ponte seja proporcional ao campo diferencial detectado pelos quatro elementos, rejeitando campos comuns.
Visão Geral de Hardware
Plataformas Suportadas
| Arduino | Raspberry Pi | |||
|---|---|---|---|---|
 |  |  |  |  |
Primeiros Passos
É proibido que o corpo humano toque o módulo durante o teste, caso contrário há perigo de choque elétrico.
Brincar com Arduino
Materiais necessários
| Seeeduino V4.2 | Base Shield | 2.5A DC Current Sensor(ACS70331) |
|---|---|---|
 |  |  |
| Adquira agora | Adquira agora | Adquira agora |
Além disso, você pode considerar o nosso novo Seeeduino Lotus M0+, que é equivalente à combinação do Seeeduino V4.2 e do Baseshield.
1 Conecte o cabo USB com cuidado, caso contrário você pode danificar a porta. Use o cabo USB com 4 fios internos, o cabo de 2 fios não pode transferir dados. Se você não tiver certeza sobre o cabo que possui, você pode clicar aqui para comprar
2 Cada módulo Grove vem com um cabo Grove quando você compra. Caso você perca o cabo Grove, você pode clicar aqui para comprar.
Conexão de Hardware
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Passo 1. Conecte o Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331) à porta A0 do Base Shield.
-
Passo 2. Conecte os polos positivo e negativo do circuito a ser testado aos respectivos polos positivo e negativo do borne de parafuso.
Se você inverter os polos positivo e negativo, a leitura será invertida. Este sensor precisa de calibração antes do uso, portanto, não ligue o circuito primeiro.
-
Passo 3. Conecte o Grove - Base Shield ao Seeeduino.
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Passo 4. Conecte o Seeeduino ao PC por meio de um cabo USB.
Software
Se esta é a primeira vez que você trabalha com Arduino, recomendamos fortemente que veja Getting Started with Arduino antes de começar.
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Passo 1. Baixe a biblioteca Grove Current Sensor do Github.
-
Passo 2. Na pasta /example/, você pode encontrar o código de demonstração. Aqui tomamos o Grove_2_5A_Current_Sensor.ino como exemplo. Apenas clique em Grove_2_5A_Current_Sensor.ino para abrir o demo. Ou você pode copiar o seguinte código:
#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 10 times
const int averageValue = 10;
int sensorValue = 0;
float sensitivity = 1000.0 / 800.0; //1000mA per 800mV
float Vref = 265; //Firstly,change this!!!
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);
}
-
Passo 3. Faça o upload da demonstração. Se você não souber como fazer o upload do código, verifique How to upload code.
-
Passo 4. Abra o Serial Monitor da Arduino IDE clicando em Tool-> Serial Monitor. Ou pressione as teclas
ctrl+shift+mao mesmo tempo. Defina a taxa de transmissão para 9600. -
Passo 5. Calibração
Quando não há corrente fluindo, o sensor ainda terá um pequeno valor de saída. Chamamos esse valor de offset de zero.
Devido à presença do offset de zero, o sensor também terá uma leitura quando não houver corrente. Então definimos um parâmetro Vref para corrigir isso, você pode encontrá-lo no bloco de código acima.
Linha 21:
float Vref = 265;
//Vref is zero drift value, you need to change this value to the value you actually measured before using it.
No código de demonstração, definimos o Vref como 265, no entanto, o valor do offset de zero varia de placa para placa. Como você sabe, a placa que usamos nesta demonstração é 283.20. Então vamos modificar a Linha 21:
float Vref = 283;
//Vref is zero drift value, you need to change this value to the value you actually measured before using it.
Agora vamos fazer o upload do código modificado e verificar o resultado:
Quando a saída de corrente se tornar 0mA ou um valor pequeno, você terá concluído a calibração.
- Passo 5. Agora é com você, você pode ligar a corrente. Fique à vontade para usar, lembre-se de que este é um sensor de corrente contínua (DC) de 2.5A, a corrente não pode exceder 2.5A!
Se você quiser saber a fórmula de cálculo do resultado, consulte o FAQ Q1
Brincar com Raspberry
Materiais necessários
| Raspberry pi | Grove Base Hat para RasPi | Sensor de Corrente DC de 2.5A |
|---|---|---|
 |  | |
| Adquira agora | Adquira agora | Adquira agora |
Conexão de Hardware
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Passo 1. Conecte o Grove Base Hat ao Raspberry Pi.
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Passo 2. Conecte o Grove - Sensor de Corrente DC de 2.5A (ACS70331) à porta A0 do Base Hat.
-
Passo 3. Conecte os polos positivo e negativo do circuito a ser testado aos correspondentes polos positivo e negativo do terminal de parafuso.
Se você inverter os polos positivo e negativo, a leitura será invertida. Este sensor precisa de calibração antes do uso, portanto, não ligue o circuito primeiro.
- Passo 4. Alimente o Raspberry Pi via cabo Micro-USB.
Você pode alimentar o Raspberry Pi pela porta USB do computador ou por um adaptador DC, no entanto, se estiver usando o Raspberry Pi 3B+, recomendamos fortemente que você o alimente por adaptador DC, pois se você usar a porta USB do PC, poderá danificar o Raspberry Pi 3B+.
Software
-
Passo 1. Siga Setting Software para configurar o ambiente de desenvolvimento.
-
Passo 2. Baixe o arquivo-fonte clonando a biblioteca grove.py.
cd ~
git clone https://github.com/Seeed-Studio/grove.py
- Passo 3. Execute os seguintes comandos para rodar o código.
cd grove.py/grove # to enter the demo file folder
python grove_current_sensor.py 0 2.5A # to run the demo program
Então o terminal exibirá a saída como a seguir:
pi@raspberrypi:~/grove.py/grove $ python grove_current_sensor.py 0 2.5A
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
13.0
()
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
13.0
()
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
13.0
()
pin_voltage(mV):
269
current(mA):
11.0
()
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
13.0
()
^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
Pressione ctrl+c+ para sair.
Por favor, observe o segundo comando. Existem dois parâmetros após o nome do arquivo:
-
0 significa que o sensor está conectado à porta A0. Se você conectar o sensor à porta A2, então precisará alterar este parâmetro para 2. Este parâmetro possui um intervalo de 0-7, mas se você usar o Grove Base Hat, só poderá usar 0/2/4/6 devido às limitações físicas da interface.
-
2.5A significa que o tipo de sensor de corrente é 2.5A DC
| Sensor | Tipo de corrente | Valor do Parâmetro |
|---|---|---|
| Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331) | DC | 2.5A |
| Grove - 2.5A DC Current Sensor (ACS725) | DC | 5A_DC |
|AC |5A_AC Grove - 10A DC Current Sensor (ACS725) |DC |10A
Observe que o sensor de corrente DC de 2.5A terá um grande erro ao medir uma faixa pequena, portanto é recomendado que você forneça uma corrente superior a 200mA para teste. Além disso, o ambiente de medição afetará a precisão, como por exemplo o ripple da tensão de alimentação que deve ser o menor possível.
-
Passo 4 Calibração.
Quando não há corrente fluindo, o sensor ainda terá um pequeno valor de saída. Chamamos esse valor de offset de zero. Como você pode ver, no passo 3, o offset de zero desta placa é 270mV, convertido em corrente é 13mA.
Devido à presença do offset de zero, o sensor também terá uma leitura quando não houver corrente. Então definimos um parâmetro Vref para corrigi-lo, você pode encontrá-lo no python grove_current_sensor.py. Para o Grove - Sensor de Corrente DC de 2.5A (ACS70331), definimos o Vref como 260 por padrão, entretanto o offset de zero varia de placa para placa. É por isso que precisamos fazer a calibração primeiro.
Verifique o código python abaixo：
#!/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()
Você pode modificar o Vref na linha 147 do bloco de código acima:
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
Como você pode ver, para o Sensor de Corrente de 2,5A o Vref padrão é 260, e no Passo 3, podemos ver que, quando não há corrente, o valor de deslocamento de zero é 270mV. Então vamos alterá‑lo para 270.
if (sensor_type == "2.5A"):
sensitivity = 1000.0 / 800.0
Vref = 270
Agora, vamos executar este demo novamente.
pi@raspberrypi:~/grove.py/grove $ python grove_current_sensor.py 0 2.5A
pin_voltage(mV):
269
current(mA):
-1.0
()
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
0.0
()
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
0.0
()
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
0.0
()
pin_voltage(mV):
270
current(mA):
0.0
()
^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
Bem, melhor do que antes, agora você pode medir a corrente com mais precisão 😄
FAQ
P1# Qual é a fórmula de cálculo da corrente?
R1: Se você acha que a parte do princípio é muito complicada, vamos colocá‑la de uma forma simples. A corrente no circuito a ser testado excita o campo magnético, o que faz com que o valor de resistência dos elementos GMR mude. E a mudança de resistência na ponte causa uma mudança na tensão na saída do chip. Chamamos a saída de tensão de VIOUT.
VIOUT = Sens × Ip + VIOUT(Q)
Sens: Sens é o coeficiente que converte a corrente em uma tensão de saída. Para este módulo, ele é 800mA/V.
Ip: Ip é o valor de corrente no circuito a ser testado, unidade mA.
VIOUT(Q): VIOUT(Q) é a tensão de saída quando o Ip é 0mA (o que significa que não há corrente no circuito a ser testado), unidade mV.
Aqui está o valor atual:
Ip = (VIOUT - VIOUT(Q)) / Sens
Agora, vamos revisar a figura 5, explicaremos por que o valor de corrente da saída não é 0 quando o valor de corrente real no circuito a ser testado é 0. Como você pode ver na figura 5, o initialValue é 283,20mV, que é o VIOUT; a corrente é 22,75mA, que é o Ip. Quanto ao VIOUT(Q), ele é o Vref que definimos no código. Na figura 5, ele é 265. E o Sens é 800mA/V, que é 800mA/1000mV. Agora, é só fazer algumas contas:
{(283.20mV-265mV) / (800mA/1000mV)} = 22.75mA
Então, na figura 6, quando definimos o Vref como 283,20, o Ip passa a ser 0mA.
Visualizador de Esquemático Online
Recursos
- [ZIP] Arquivo de esquemático do Grove - 2.5A DC Current Sensor(ACS70331)
- [PDF] Folha de dados do ACS70331
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