ACS712 Akım Sensörü Current Sensor -30 ila +30 A

ACS712-30A modelinde teorik hassasiyet 66 mV/A olduğundan, 10-bit ADC ile yaklaşık 45-50 mA çözünürlük elde edilir. Pratik olarak gürültü ve ofset kararlılığı nedeniyle güvenilir şekilde ölçülebilen minimum akım yaklaşık 150-200 mA civarındadır. Düşük akım ölçümleri için akım taşıyan teli sensörden birkaç kez geçirerek hassasiyeti artırabilirsiniz; her tur hassasiyeti iki katına çıkarır. Daha hassas ölçümler için ACS712-5A modeli tercih edilmelidir, bu model 185 mV/A hassasiyetle yaklaşık 15-20 mA çözünürlük sunar. Harici amplifikasyon devresi veya 12/16-bit ADC kullanılarak daha düşük akımlar ölçülebilir.

ACS712 kalibrasyonu için öncelikle sıfır akım ofsetini belirleyin. Akım geçmezken 10-50 örnek alıp ortalamasını hesaplayın; bu değer VCC/2 (yaklaşık 2.5V veya ADC değeri olarak 512) civarında olmalıdır. Farklı bilinen akım değerleriyle ölçümler yapın, multimetre ile karşılaştırın. Ölçüm değerleri ve gerçek akım değerleri arasında doğrusal regresyon yaparak hassasiyet faktörünü (mV/A) belirleyin. Sıcaklık etkilerini azaltmak için normal çalışma sıcaklığında kalibrasyon yapın. Kalibrasyon değerlerini EEPROM gibi kalıcı belleğe kaydedin. Periyodik olarak sensörün sıfır akım çıkışını kontrol edin ve gerekirse yeniden kalibre edin. Çok hassas uygulamalarda belirli sıcaklık aralıkları için farklı kalibrasyon değerleri kullanın.

AC akım ölçümü için öncelikle sıfır akım ofsetini (2.5V) belirleyin. AC dalga ölçümlerinde çok sayıda örnek alın, en az bir tam AC döngüsünü kapsayacak şekilde. RMS değeri hesaplamak için: Ofset değerinden farkları alın, kareleri toplayın, örnek sayısına bölün ve karekökünü alın. Bu değeri hassasiyet faktörü (66 mV/A) ile çarparak RMS akımını bulun. 50Hz şebeke için en az 100Hz örnekleme yapın. Ölçüm süresini tam döngülerin katları olarak ayarlayın (20ms veya katları). Daha hassas sonuçlar için daha fazla döngü ölçün ve ortalamasını alın. AC ölçümlerinde tepe değer faktörünü (sinüs dalgaları için 1.414) göz önünde bulundurun. Referans bir AC ampermetre ile karşılaştırarak doğruluk kontrolü yapın.

ACS712-30A modeli tipik olarak ±1.5% toplam çıkış hatası sunar. Hata kaynakları şunlardır: Sıfır akım ofset hatası (±1.5% FS): Fabrika kalibrasyonu ve sıcaklık etkilerinden kaynaklanır. Doğrusallık hatası (±0.5%): Manyetik çekirdek özelliklerinden kaynaklı sapmalar. Sıcaklık kaymaları: Her °C için yaklaşık 0.1% ofset değişimi. ADC çözünürlük sınırlamaları: 10-bit ADC ile yaklaşık 30-60mA adım büyüklüğü. Elektromanyetik girişim: Yakındaki güçlü manyetik alanlar veya gürültü kaynakları. Düşük akım sensitivitesi: 30A modelde düşük akımları ölçmek zorlaşır. Gürültü: Elektronik devrelerin içsel gürültüsü ve besleme hattı dalgalanmaları. Dikkatli kalibrasyon, filtreleme ve elektromanyetik izolasyon ile bu hatalar minimize edilebilir.

ACS712 sensörü analog çıkış veren genel amaçlı bir sensör olduğundan birçok platformla kullanılabilir. Raspberry Pi ile ACS712 kullanmak için MCP3008 gibi harici ADC gerekir çünkü Pi dahili ADC içermez. ESP8266/ESP32 WiFi modülleri sensörle doğrudan çalışır ancak 3.3V referans nedeniyle kalibrasyon değişir. STM32, PIC, AVR gibi diğer mikrodenetleyiciler dahili ADC ile sensörü kullanabilir. Programlanabilir Lojik Kontrolörler (PLC) analog giriş modülleri ile entegre edilebilir. Labview, MATLAB gibi veri toplama yazılımları ve DAQ donanımlarıyla birleştirilebilir. Analog multimetreler ve osiloskoplar ile manuel ölçümler mümkündür. Texas Instruments ve Microchip gibi üreticilerin geliştirme kartlarıyla sorunsuz çalışır. Özel ASIC ve FPGA tasarımlarına analog sensor olarak entegre edilebilir.

30A üzerindeki akımları ölçmek için akım bölücü yöntemi kullanabilirsiniz. Akımı iki veya daha fazla paralel yola bölen bir devre oluşturun, ACS712 ile bu yollardan birini ölçün. Örneğin, akımı eşit bölen iki yol için ölçülen değeri iki ile çarpın. Akım trafolarını ACS712 ile birlikte kullanarak yüksek AC akımları ölçebilirsiniz, uygun dönüştürme oranına sahip CT seçin. Hall-effect sensörü içeren 50A, 100A veya 200A kapasiteli ACS758, ACS770 gibi daha yüksek kapasiteli alternatif sensörler kullanın. Geçici yüksek akımlar için, ACS712 kısa süreli olarak 100A peak akımları tolere edebilir, ancak uzun süreli kullanımda aşırı ısınır. Yüksek akımlarda sensör ısınması önemli sorundur, yeterli soğutma sağlayın.

ACS712 sensöründeki gürültüyü azaltmak için donanım ve yazılım yöntemleri kullanın. Donanım çözümleri: Sensörün yanındaki filtre kapasitörünü büyütün (1nF yerine 10nF-100nF); bant genişliği azalır ancak gürültü düşer. Sensör ve mikrodenetleyici için ayrı, temiz güç kaynakları kullanın. Sensör kablolarını güç hatlarından uzak tutun ve mümkünse ekranlı kablo kullanın. Sensör çıkışına RC alçak geçiren filtre (10kΩ, 1µF) ekleyin. Yazılım çözümleri: Çok sayıda örnek alıp ortalamasını hesaplayın (100+ örnek). Medyan filtresi uygulayarak aykırı değerleri temizleyin. Hareketli ortalama veya exponential filtering algoritmaları kullanın. ADC örnekleme sırasında diğer kesmeleri devre dışı bırakın. Dijital filtreleme için Kalman filtresi gibi gelişmiş algoritmalar kullanın. Gürültü azaltma teknikleri analog bant genişliğini düşürebilir, uygulamanızın tepki süresi gereksinimlerine göre optimum dengeyi bulun.

Batarya şarj/deşarj izlemesi için ACS712 çift yönlü akım ölçümü yapabilir. Sensörü batarya ve şarj kontrol devresi arasına seri olarak bağlayın. Sıfır akım referansını (VCC/2 veya 2.5V) hassas şekilde belirleyin. Bu değerin üzerindeki ölçümler şarj akımını (pozitif), altındaki ölçümler deşarj akımını (negatif) gösterir. Akım yönünü yazılımda 2.5V referansına göre karşılaştırarak belirleyin. Toplam enerji hesabı için akım değerlerini zamana göre entegre edin (Ah veya mAh). Coulomb sayacı fonksiyonu için düzenli aralıklarla ölçüm yapın ve değerleri akümüle edin. Şarj ve deşarj için farklı verimlilik faktörleri uygulayabilirsiniz. Düşük akımları doğru ölçmek için 5A veya 20A modeli kullanmayı düşünün. Akım değişimlerine göre batarya durumunu tahmin eden algoritma geliştirin.