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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:

 

 

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

 

 

 

2. Medición con osciloscopio:

 

 

 

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)

  

3. Montaje del sensor ACS712:

 

 

 

 

 

 

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.

 

 

 

 

 

 

4. Conexión del sensor ACS712 al microcontrolador:

 

 

 

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.

 

 


 

5. Diagrama electrónico de conexiones







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.

 

 

6. Focos como cargas de prueba:

 

 

 

 

 

 

Como carga del circuito, se utilizaron focos de 60 watts, conectados en paralelo. De esta manera, se realizaron pruebas con distintos valores de consumo.

 

 

 

7. El sistema Bolt 18F2550 midiendo la corriente:


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.

 

 

8. Medidor de consumo:

 

 

 

 

 

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%

 

 

 

 

9. Firmware para el sistema Bolt 18F2550

Desarrollo del firmware para el sistema Bolt 18F2550:

Programa desarrollado con la herramienta MPLAB-IDE v.8.89, en C18 v.3.42 para el sistema Bolt 18F2550. Incluye el archivo fuente, el ejecutable y todas las librerías utilizadas:

 

Programa-Bolt-C18-sensor-ACS712.zip

Ver video!

 

 

10. Información adicional, proporcionada por Moisés Meléndez Reyes, durante el desarrollo del proyecto:

Reporte 1 del proyecto con sensor ACS712.pdf

Programa para Arduino.pdf

 

Links adicionales:

Kit desarrollo Bolt 18F2550 y sensor ACS712

Sensor de efecto Hall ACS712