XÂY DỰNG THIẾT bị đo DÒNG điện AC MAX 5a môn đo lường

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN Môn Đo lường và Cảm biến Chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Điện tử ĐỀ TÀI XÂY DỰNG THIẾT BỊ ĐO DÒNG ĐIỆN AC MAX 5A Sinh viên Lớp MSV Đặt vấn đề Ngày nay công nghệ khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển Trong đó ngành kỹ thuật điện, điện tử đã đạt được nhiều thành tựu to lớn trong cuộc sống của con người Cùng với sự phát triển đó ngành công nghệ kỹ thuật điện điện tử cũng đã có những bước phát triển vượt bậc Trong thời đại hiện nay máy móc.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN Môn: Đo lường Cảm biến Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện, Điện tử ĐỀ TÀI XÂY DỰNG THIẾT BỊ ĐO DÒNG ĐIỆN AC MAX 5A Sinh viên: Lớp: MSV: I ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày công nghệ khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển Trong ngành kỹ thuật điện, điện tử đạt nhiều thành tựu to lớn sống người Cùng với phát triển ngành cơng nghệ kỹ thuật điện- điện tử có bước phát triển vượt bậc Trong thời đại máy móc phát triển mạnh mẽ với thiết bị đo đạc hiển thị cần thiết, giúp cho người biết lượng điện áp dịng điện mà máy móc tiêu thụ Để ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật đại kiến thức học vào phục vụ đời sống em thực đề tài: “Xây dựng thiết bị đo dòng điện AC max 5A” I.1 Chức thiết bị Do dòng điện xoay chiều thiết bị điện hoạt động hiển thị giá trị dòng điện LCD I.2 Mục tiêu Tạo mơ hình đo hiển thị dịng điện tiêu thụ max 5A thiết bị điện chạy LCD, tạo mơ hình thí nghiệm giúp sinh viên nghiên cứu để tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động phương pháp đo dòng điện, nghiên cứu cảm biến đo dòng điện II NÔI DUNG THIẾT KẾ II.1 Sơ đồ khối hệ thống Khối nguồn cấp chiều 5V Nguồn điện xoay chiều pha Khối hiển thị (LCD) Modun cảm biến ACS712 Vi điều khiển (Arduino UNO) II.2 Cảm biến ACS712(-05B) Cảm biến đo dòng điện ACS712 (Hall Effect Current Sensor) dựa hiệu ứng Hall để đo dòng điện AC/DC, cảm biến có kích thước nhỏ gọn, dễ kết nối, giá trị trả điện áp Analog tuyến tính theo cường độ dịng điện cần đo nên dễ kết nối lập trình với Vi điều khiển, thích hợp với ứng dụng cần đo dịng AC/DC với độ xác cao Hình 1: Modun cảm biến đo dịng điện ACS712  Mơ tả cảm biến ACS712 IC ACS 712 IC cảm biến dịng tuyến tính dựa hiệu ứng Hall ACS xuất tín hiệu analog, Vout biến đổi tuyến tính theo thay đổi dòng điện Ip lấy mẫu thứ cấp DC (hoặc AC), phạm vi cho CF dùng với mục đích chống nhiễu có giá trị tùy thuộc vào mục đích sử dụng Hình 2: Sơ đồ ngun lí cảm biến ACS712 Chân số Tên IP+ IP5 GND FILTER VIOUT VCC  Nguyên lí hoạt động Mơ tả Cực đo lường lấy mẫu dòng điện Cực đo lường lấy mẫu dòng điện Cực nốt đất Nối với tụ điện thiết lập băng thông Tín hiệu tương tự Điện áp nguồn ni ACS712 IC hoạt động dựa hiệu ứng HALL Khi có dịng điện chạy qua chân 1, đến chân 3, tạo từ trường Từ trường tạo điện áp tỉ lệ Nó ứng dụng rộng rãi kỹ thuật điều khiển động cơ, xác định tải, bảo vệ dòng, hỗ trợ chuyển chế độ lượng Lối IC điện áp dương Bằng cách tăng độ dày vật dẫn dòng điện, ACS712 cho phép hỗ trợ dòng điện cao gấp lần dịng điện quy ước Đặc tính quan trọng ACS712 sử dụng công nghệ ổn định (Chopper Stabilitization) để làm giảm tối thiểu điện áp lệch chân Vout Độ lệch điện áp lối chân Vout phụ thuộc vào nhiệt độ hiệu ứng nén đóng gói IC Cơng nghệ ổn định hoạt động dựa trình điều chế giải điều chế Trong miền tần số, trình điều chế để tách tín hiệu bị lệch tác động điện áp chiều Sau sử dụng lọc thơng thấp để tách tín hiệu bị lọc  Ưu điểm ACS712 + Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thấp + Băng thơng thiết bị thiết định thông qua chân FILTER + Thời gian tăng đầu đáp ứng với đầu vào 5µs + Điện trở dây dẫn 1.2mΩ + Nguồn vận hành đơn 5V + Độ nhạy đầu từ 63-190mV/A + Điện áp ổn định  Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, cảm biến ACS712 phân làm loại: +ACS712-05B (5A)  Ip: -5A – 5A  Độ nhạy: 180 -190 mV/A +ACS712-20A (20A)  Ip: -20A – 20A  Độ nhạy: 96 – 104 mV/A +ACS712-30A (30A)  Ip: -30A – 30A  Độ nhạy: 63 – 69mV/A II.3 Arduino UNO Hình 3: Hình ảnh minh họa Arduino UNO  Giới thiệu chung Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Bảng mạch trang bị chân đầu vào/ đầu Digital Analog giao tiếp với bảng mạch mở rộng khác Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não xử lí tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm trạm đo nhiệt độ - độ ẩm hiển thị lên hình LCD,… Arduino UNO sử dụng trực tiếp cách cho phép sử dụng máy tính gốc nạp chương trình  Ưu nhược điểm • Ưu điểm: + Là thư viện hỗ trợ đầy đủ + Có thể sử dụng + Gồm chức giúp đơn giản hóa cơng việc (khả chuyển đổi đơn vị tự động) + Có cộng đồng sử dụng lớn, nhiều ví dụ đề tài mẫu để tham khảo • Nhược điểm: + Kích thước lớn + Chi phí cao II.4 LCD 20x4 Hình 4: Hình ảnh mơ tả LCD 20X4 LCD (Liquid Crystal Display) sử dụng nhiều ứng dụng Vi Điều Khiển LCD có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác Nó có khả hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên hệ thống giá thành rẻ… II.5 SƠ ĐỒ LẮP RÁP Hình 5: Sơ đồ mạch đo dòng điện AC sử dụng Arduino Cho nguồn xoay chiều 220V chạy qua cảm biến ACS712, mắc thêm bóng đèn nối tiếp với cảm biến ACS712 để đo giá trị dịng điện bóng Lúc chân viout cảm biến cho tín hiệu tương tự (analog) tín hiệu đưa vào vi xử lí Arduino UNO thơng qua chân A0 Sau tín hiệu tương tự (analog) thơng qua vi xử lí chuyển thành tín hiệu số (digital) hiển thị giá trị dòng điện LCD III KẾT QUẢ BÀI TẬP LỚN Đề tài thực kết mong muốn, mô hình đo chuẩn xác giá trị dịng điện thiết bị điện hoạt động vài khuyết điểm Hiểu thêm công dụng cảm biến cách sử dụng,  Các hạn chế: + Chưa có hiểu biết rõ lập trình hệ thống cho arduino + Chưa có đủ điều kiện để tiến hành lắp ráp mạch thực tế ... thiết bị đo dòng điện AC max 5A? ?? I.1 Chức thiết bị Do dòng điện xoay chiều thiết bị điện hoạt động hiển thị giá trị dòng điện LCD I.2 Mục tiêu Tạo mơ hình đo hiển thị dòng điện tiêu thụ max 5A. .. lí hoạt động Mơ tả Cực đo lường lấy mẫu dịng điện Cực đo lường lấy mẫu dòng điện Cực nốt đất Nối với tụ điện thiết lập băng thơng Tín hiệu tương tự Điện áp nguồn nuôi ACS712 IC hoạt động dựa... 5A thiết bị điện chạy LCD, tạo mơ hình thí nghiệm giúp sinh viên nghiên cứu để tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động phương pháp đo dòng điện, nghiên cứu cảm biến đo dịng điện II NƠI DUNG THIẾT