¿Cómo utilizar un sensor de corriente bidireccional para medir?

Cómo utilizar un sensor de corriente bidireccional para medir

1. Interpretación de la señal de salida

Los sensores de corriente de la serie HAS indican la magnitud y dirección de la corriente medida a través de sus señales de salida de tensión. Su característica principal es que la señal de salida toma 2,5 V como punto central y se desplaza según la dirección y magnitud de la corriente sobre esta base. Este diseño permite al sensor medir corriente bidireccional.

2. Significado de la salida de 2,5V±0,625V

Para el sensor de corriente HAS14Z, su rango de tensión de salida es de 2,5V ± 0,625V. Esto significa:

-Corriente cero (0A): Cuando no pasa corriente por el sensor, la tensión de salida es de 2,5V.
- Corriente hacia adelante: Cuando la corriente es hacia adelante, la tensión de salida aumentará de 2,5V a un máximo de 2,5V + 0,625V = 3,125V.
- Corriente inversa: Cuando la corriente es inversa, la tensión de salida disminuirá de 2,5V a 1,875V, con un mínimo de 2,5V - 0,625V = 1,875V.

Este rango de 2,5V±0,625V suele corresponder al rango de corriente nominal de medida del sensor. Por ejemplo, para HAS2009, su corriente nominal es ±20A; Para HAS4009, su corriente nominal es ±100A.

3. Método de cálculo actual

A través de la sensibilidad nominal (SN) del sensor, podemos convertir la señal de tensión recogida en el valor real de la corriente. La fórmula de cálculo es la siguiente
IP = (Vout - 2,5V)/SN

Entre ellas:

-IP es la corriente medida (unidad: A)
- Vout es la tensión emitida por el sensor (unidad: V)
-2,5V es la tensión de referencia a corriente cero
-SN es la sensibilidad nominal del sensor (unidad: V/A o mV/A).

Por ejemplo:

Supongamos que se utiliza el sensor de corriente HAS14Z (SN = 104,2 mV/A o 0,1042 V/A).

-Si Vout se mide a 2,8V: IP = (2,8V - 2,5V) / 0,1042V /A ≈ 2,88A (corriente directa)
-Si Vout se mide a 2,2V: IP = (2,2V - 2,5V) / 0,1042V /A ≈ -2,88A (corriente inversa).

4. Definición y conexión de los pines del sensor

Los sensores de corriente de la serie HAS suelen tener los siguientes pines:

- VCC (+5V): Entrada positiva de alimentación del sensor, conectada a una fuente de alimentación estable de 5V CC.
- GND: La tierra de alimentación y la tierra de señal del sensor deben compartirse con el cable de tierra del sistema de control.
- OUT (Vout): Pin de salida de tensión del sensor, utilizado para recoger señales de corriente.

Esquema eléctrico típico (tomando como ejemplo los microcontroladores) :

Precauciones de cableado

1). Alimentación: Asegúrese de que el sensor dispone de una fuente de alimentación estable de 5V. La calidad de la fuente de alimentación afecta directamente a la precisión de la medición.
2). Masa común: El sensor y el microcontrolador deben compartir la misma tierra para evitar errores de medición causados por diferencias de potencial de tierra.
3). Cableado: El cable de la corriente a medir debe pasarse correctamente por el orificio de medición del sensor y centrarse al máximo para garantizar el mejor efecto de medición.

5. Pasos para la adquisición de señales

La señal de salida de tensión de 2,5V±0,625V del sensor de corriente se recoge principalmente a través de un convertidor analógico-digital (ADC). A continuación se detallan los pasos a seguir:
1). Configuración del ADC:

-Seleccione el pin ADC: Conecta el pin OUT del sensor a uno de los pines de entrada ADC del microcontrolador.
-Ajuste la tensión de referencia: Ajuste la tensión de referencia del ADC a 5V (si el rango de salida del sensor es de 0,25V a 4,75V), o seleccione una tensión de referencia adecuada en función de la situación real. Asegúrese de que el ADC puede cubrir todo el rango de salida del sensor.
-Ajuste la resolución y la frecuencia de muestreo: Seleccione la resolución (como 10 ó 12 bits) y la frecuencia de muestreo del ADC según los requisitos de la aplicación. Una resolución más alta proporciona mediciones más precisas, y una frecuencia de muestreo más alta es adecuada para corrientes que cambian rápidamente.

2). Lea el valor del ADC:

-Los valores digitales de los pines de entrada del ADC se leen periódicamente mediante programación del microcontrolador.

3). Convertir el valor del ADC en tensión:

-Convertir el valor digital leído en el valor real de tensión Vout. Por ejemplo, para un ADC de 10 bits (0-1023) con una tensión de referencia de 5V, la fórmula de conversión es: Vout = (Valor_ADC / 1024.0) * 5.0 (unidad: V)

4). Calcular la corriente real

-Utilice la siguiente fórmula para convertir la tensión Vout en la corriente real IP: IP = (Vout - 2,5V)/SN, donde SN es la sensibilidad nominal del sensor (unidad: V/A). Por ejemplo, la SN del HAS14Z es 0,1042 V/A.

Ejemplo de cálculo
Supongamos que se utiliza el sensor de corriente HAS14Z (SN = 0,1042 V/A).

-Si la tensión de salida Vout medida por el ADC es de 2,8V: IP = (2,8V - 2,5V) / 0,1042V /A ≈ 2,88A (corriente de avance)
-Si la tensión de salida Vout medida por el ADC es de 2,2V: IP = (2,2V - 2,5V) / 0,1042V /A ≈ -2,88A (corriente de retroceso).

Siguiendo los pasos anteriores, podrá recoger y calcular con precisión la magnitud y la dirección de la corriente que se está midiendo.

6. Escenarios de aplicación

Los sensores de corriente de principio de bucle cerrado de la serie HAS se utilizan ampliamente en los siguientes campos debido a su capacidad de medición de corriente bidireccional y a sus características de salida de tensión:

- Control de motores: Consigue un control preciso de la velocidad y el par para vehículos eléctricos, robots industriales y otros equipos.
- Sistema de gestión de la batería (BMS): supervisa el estado de carga y descarga de la batería para optimizar su salud y eficiencia.
- Gestión de la alimentación: Utilizado en SAI, SMPS, inversores solares, etc., controla con precisión el flujo de energía.
Sistemas de energías renovables: Monitoriza la corriente en los puntos de conexión entre los sistemas de almacenamiento de energía y la red eléctrica para optimizar la conversión de energía.
- Automatización industrial: Proporciona datos de corriente en tiempo real para el control de procesos, el diagnóstico de fallos y la protección de la seguridad.