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Medidor de corriente con el sensor ACS712 de efecto Hall, para el
sistema Bolt 18F2550
Desarrollo del proyecto: Moisés Meléndez Reyes
Descripción
general:
El circuito integrado
ACS712 del fabricante Allegro MicroSystems
permite la medición de la corriente -directa ó alterna- fluyendo en un
conductor.
La corriente que desea medirse, genera un campo magnético que el sensor
convierte en un voltaje proporcional en su salida, utilizando el efecto
Hall. Este voltaje a su vez es leído por un sistema microcontrolador a
través de un convertidor A/D para obtener su valor pico y
mediante
operaciones aritméticas calcular el valor RMS de la corriente de
carga.
Para este proyecto, se utilizó el equipo de pruebas
mostrado en la foto de arriba. Se desarrolló un
programa en ANSI
C para el sistema
Bolt 18F2550, el cual lee la señal
analógica de voltaje generada por el sensor ACS712 y muestra el
valor Irms en su LCD. En las pruebas realizadas, se obtuvo un error
máximo del 2% en la medición, comparando los valores obtenidos a
través del ACS712 y un medidor de consumo calibrado.
Como cargas de prueba se emplearon focos de 60
watts, conectados en paralelo.
Existen 3 versiones para el sensor ACS712, para rangos de 5,
20 y 30 amperes. En el proyecto actual se empleó el sensor de rango de 5
amperes, el cual tiene una sensibilidad de 0.185 volts/ampere.
En las fotos mostradas enseguida se dan detalles
de cada una de las componentes del proyecto:
1. El sensor ACS712:
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En la foto se muestra
el chip ACS712 ya ensamblado en un módulo
comercial que permite su conexión al sistema de medición de una forma
sencilla y segura: de un lado del módulo se tiene un conector de tornillos
al cual deben conectarse las terminales del cable
cuya corriente desea medirse.
En el otro extremo del módulo, se encuentra un conector de 3
pines, el cual debe acoplarse al sistema microcontrolador 18F2550. Es
importante señalar que existe un completo aislamiento eléctrico entre la
corriente medida y el voltaje de salida del sensor. ACS712-Datasheet.pdf |
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2. Medición con osciloscopio:
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Al observar con los dos canales de
un osciloscopio tanto el voltaje de 127 VCA proveniente de la
red de alimentación como la señal de salida proveniente del
sensor ACS712, se obtiene la imagen mostrada.
En la imagen, la señal de arriba es
la salida de voltaje del sensor ACS712, en el pin 'OUT' al
aplicar una carga aproximada de 1 ampere (2 focos de 60 watts). La de abajo es la
señal del voltaje de alimentación de 127 Vrms,
La señal del sensor está compuesta por una
componente de corriente directa con un valor de Vcc/2, en este
caso aproximadamente 2.5 volts, más una componente de corriente
alterna, la cual es directamente proporcional a la corriente a
medir (del
datasheet del
ACS712 se sabe que su
sensibilidad es de 0.185 volts/ampere, para el sensor con rango
de 5 amperes que es el que se está utilizando en este proyecto)
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3. Montaje del
sensor ACS712:
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Para realizar en forma segura la conexión del sensor ACS712 tanto al sistema
microcontrolador como a la carga, se realizó un montaje especial para el
circuito.
La corriente a medir fluye a través de las terminales rojas, pasando por el
sensor ACS712, mientras el
cable de retorno se conecta a las terminales negras.
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4. Conexión del sensor ACS712 al
microcontrolador:
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El sistema microcontrolador Bolt 18F2550, alimentado desde un adaptador
AC/DC, se conecta al módulo del sensor utilizando el diagrama electrónico
mostrado en la siguiente imagen. La señal analógica generada por el sensor es
ingresada al pin RA5 del 18F2550.
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5. Diagrama electrónico de conexiones
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Diagrama electrónico de las conexiones entre el
sistema microcontrolador Bolt 18F2550, y el sensor ACS712. La señal del pin
RA5 en el puerto auxiliar ingresa a un convertidor A/D, con 10 bits de
resolución, en el
microcontrolador 18F2550. |
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6. Focos como cargas de prueba:
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Como carga del circuito, se utilizaron focos de 60 watts,
conectados en paralelo. De esta manera, se realizaron pruebas con distintos
valores de consumo.
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7. El sistema Bolt 18F2550 midiendo la corriente:
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Utilizando el sistema Bolt 18F2550 y por medio de un programa desarrollado
en ANSI C, con el
compilador C18, el 18F2550 lee la señal proveniente del sensor a
través de su convertidor A/D y calcula su valor pico.
Posteriormente,
aplicando fórmulas aritméticas encuentra el valor RMS
de la lectura de corriente y del consumo en VA. En esta foto se muestra la
lectura para una carga de 120 watts, con una valor de 0.942 amperes. |
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8. Medidor de consumo:
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Durante las pruebas, se empleó un medidor de
consumo para realizar la comparación de su lectura
con la obtenida por el sistema microcontrolador. Aquí se muestra
la lectura para una carga de 120 watts (2 focos de 60 watts), con un valor de 0.962
amperes.
La comparación de ambas lecturas da un error aproximado de
2% en la medición obtenida con el sistema microcontrolador, aplicando la
siguiente fórmula: E = (0.020/0.942) * 100 = 2.12%
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