ACS712 được sản xuất bởi công ty Allegro. IC này có những tính năng nổi trội như:
- Đường dẫn tín hiệu tương tự có độ nhiễu thấp. - Băng thông của thiết bị được đặt bởi chân FILTER. - Thời gian đáp ứng cỡ 5 us.
- Băng thông 80 kHz.
- Tổng sai số: 1,5 % ở nhiệt độ 25 0C.
- Độ nhạy từ 66 đến 185 mV/A. Lối ra điện áp tỉ lệ với dòng điện xoay chiều và một chiều.
- Điện trở nội 1,2 MΩ.
- Hình thức đóng gói kiểu SOIC8.
Hình 3-23: Sơ đồ nguyên lý và hình dạng vật lý của ACS712
ACS712 là IC hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall. Khi có dòng điện chạy qua chân 1, 2 đến chân 3, 4 sẽ tạo ra một từ trường. Từ trường này tạo ra điện áp tỉ lệ. Nó được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điều khiển động cơ, xác định tải, bảo vệ quá dòng, hỗ trợ chuyển chế độ năng lượng.
Lối ra của IC này là điện áp dương. Bằng cách tăng độ dầy của vật dẫn dòng điện, ACS712 cho phép hỗ trợ dòng điện cao gấp năm lần dòng điện quy ước.
Đặc tính quan trọng của ACS712 là sử dụng công nghệ ổn định đỉnh (Chopper Stabilitization) để làm giảm tối thiểu điện áp lệch tại chân Vout. Độ lệch điện áp lối ra tại chân Vout phụ thuộc vào nhiệt độ và hiệu ứng nén khi đóng gói IC. Công nghệ ổn định đỉnh hoạt động dựa trên quá trình điều chế và giải điều chế. Trong miền tần số, quá trình điều chế để tách các tín hiệu bị lệch do tác động của
điện áp một chiều. Sau đó sử dụng bộ lọc thông thấp để tách những tín hiệu bị lệch này.
Bảng 3-4 dưới đây mô tả độ nhạy của từng dòng ACS712 tương ứng.
Bảng 3-4: Độ nhạy lối ra tương ứng với từng mã IC
Tên IC Nhiệt độ hoạt động Dải đo (A) Độ nhạy (mV/A)
ACS712ELCTR-05B-T -40 đến 85 0C ± 5 185 ACS712ELCTR-20A-T -40 đến 85 0C ± 20 100 ACS712ELCTR-30A-T -40 đến 85 0C ± 30 66
Chức năng của tất cả các chân được mô tả trong bảng 3-5.
Bảng 3-5: Mô tả chức năng từng chân của IC ACS712
Chân Tên Mô tả
1 và 2 IP+ Cực đo dòng 3 và 4 IP- Cực đo dòng
5 GND Nối đất
6 FILTER Thiết lập băng thông 7 VOUT Tính hiệu ra tương tự 8 VCC Điện áp nguồn nuôi
Theo hình 3-24, điện áp tại chân tín hiệu ra tương tự khoảng 2,5 V trong điều kiện nhiệt độ thường và không có dòng điện chạy qua ACS712.
Hình 3-25: Sự phụ thuộc của điện áp tại chân Vout vào dòng điện Ip chạy qua ACS712
Theo hình 3-25, điện áp lối ra tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện cần đo Hình3-26 mô tả độ nhạy của ACS712 loại 20A. Trong dải nhiệt độ thường, độ nhạy rơi trong khoảng từ 185 mV/A đến 186 mV/A.
PHẦN II: THỰC NGHIỆM
CHƯƠNG IV: CÁC BƯỚC THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ
Yêu cầu chính của luận văn này là “Thử nghiệm thiêt kế thiết bị điều khiển giám sát dòng điện thông qua mạng GSM” . Tôi tập trung giải quyết các vấn đề liên quan đến thiết kế, lập trình nhúng để đạt được sự ổn định và chính xác nhất có thể cho thiết bị. Ngoài ra, tôi cũng xây dựng một phần mềm giám sát trên máy tính để hỗ trợ việc kiểm tra các kết quả đo kiểm phần cứng. Qua sự hướng dẫn của thầy giáo và tìm hiểu của riêng bản thân, tôi đã quyết định sử dụng vi điểu khiển dSPIC33FJ128MC804 làm vi xử lý trung tâm, kết hợp các ngoại vi tạo thành một hệ như hình 4-1. LCD2*16 SD card RS232 Keyboard SIM900 LM35 LED Current probe Communication Module Display module and storage device Display module and storage device MCU ADE7753 ACS712 RELAY
Hình 4-1: Sơ đồ khối của thiết bị
Phần cứng của thiết bị bao gồm:
Khối thu tín hiệu:
Current probe: Hỗ trợ cổng lối vào tương tự có khả năng ghép nối với các đầu kẹp dòng với độ phân giải tối thiểu 10mV/A.
ADE7753, ADS712: Hai IC đo dòng này được thiết kế trên hai bản mạch mở rộng, có khả năng ghép nối vào bản mạch trung tâm.
LM35: Cảm biến nhiệt độ.
Keyboard: bàn phím gồm 4 phím, cho phép thiết lập một số thông số cơ bản của thiết bị.
Khối xử lý trung tâm:
Gồm vi điều khiển dsPIC33FJ128MC804.
Khối hiển thị và lưu trữ:
LCD: màn hình LCD hai hàng 16 ký tự, hiện thị các thông số đo, các thực đơn để cấu hình thiết bị.
LED: các LED hiện thị, thể hiện nhanh các trạng thái của thiết bị.
SD card: hỗ trợ giao tiếp với thẻ nhớ flash, các thông tin cấu hình, các lịch sử kết nối, hay dữ liệu thu thập được đều được lưu ở đây.
Khối giao tiếp:
Module SIM 900: dùng để truyền dữ liệu qua đường GSM/GPRS. RS-232: giao tiếp với máy tính thông qua cổng COM.
Mô hình hệ thống kiểm thử thực nghiệm
Hệ thống thực nghiệm được xây dựng dựa trên phần mềm và phần cứng đã thiết kế theo mô hình dưới đây:
Hình 4-2: Mô hình hệ thống thực nghiệm
Thành phần chính của hệ thống thực nghiệm gồm hai thiết bị:
Thiết bị 1 đóng vai trò thu thập dữ liệu được lắp tại lối nguồn vào của một hộ gia đình. Các giá trị đo được đóng gói vào bản tin SMS và gửi về cho một thiết bị khác.
Thiết bị 2 nhận các bản tin SMS từ thiết bị 1. Đây là một modem có khả năng nhận tin nhắn và truyền nội dung bản tin lên máy tính thông qua cổng COM. Bản tin được xử lý tiếp bằng phần mềm giám sát viết trên nền tảng C #.