Многоканальный амперметр с изолированными датчиками тока


Разработка электронных измерительных приборов, Многоканальный амперметр с подключенным планшетом на Android

Закончилась еще одна разработка электроники, в результате которой родился многоканальный амперметр, обеспечивающий вывод результатов измерений тока на экран компьютера или планшета с помощью соответствующих программ (приложений). Амперметр содержит 25 датчиков тока ACS712 с пределом измерения до 20А, 8 датчиков CSLA2EJ с измеряемым током до 200А, 6 датчиков CSLA2EL с пределом измерения тока до 500А, допускает измерение постоянного и переменного тока. Все датчики имеют гальваническую развязку от измеряемых цепей. Подключение к компьютеру или планшету происходит через последовательный порт USB, для чего используются стандартные драйверы последовательных портов, образующие виртуальный COM-порт. В результате программа может работать с таким портом, как с обычным последовательным COM-портом.


Разработка электроники проведена с использованием микроконтроллера ATxmega128A3-AU, имеющего интегрированный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с разрядностью 12-бит, что позволило обеспечить требуемую высокую точность измерения в широком диапазоне измеряемых токов. Результаты измерений усредняются на основе многократно повторенных замеров тока для исключения влияния внутренних и внешних помех, но поскольку такие обработки происходят на высокой скорости, амперметр практически не имеет ощутимого запаздывания в регистрации и отображении быстрых изменений тока через нагрузки.


Разработка электроники для измерительных приборов, Принципиальная схема многоканального амперметра с током измерения до 500А

Принципиальная схема многоканального амперметра


Для связи с USB-портом планшета, смартфона или компьютера используется микросхема USB-моста FT232RL, на которую доступны надежные и бесплатные для коммерческого применения драйверы на различные операционные системы, включая Microsoft Windows и Android.


Разработка электроники для устройств измерения тока, Печатная плата многоканального амперметра с током измерения до 500А, вид сверху

Смонтированная печатная плата амперметра (вид сверху)


Питание схем токовых датчиков обеспечивают два импульсных преобразователя напряжения на микросхемах LM2575S-5.0, питание микроконтроллера и USB-моста обеспечивает импульсный преобразователь LM2576S-5.0. Формирование питающего напряжения 3,3V для микроконтроллера выполняется экономичным линейным стабилизатором LP2985AIM5-3.3.


Разработка электроники для измерительных устройств, Печатная плата многоканального амперметра с током измерения до 500А, вид снизу

Собранная печатная плата амперметра (вид снизу)


Поскольку микроконтроллер ATxmega128A3-AU имеет ограниченное, небольшое число каналов аналого-цифрового преобразователя, то для получения возможности измерения тока по 39 каналам (25+8+6=39 каналов) применены аналоговые быстродействующие мультиплексоры MAX4617ESE+, обеспечивающие быструю коммутацию выходных напряжений многочисленных датчиков тока с входами АЦП микроконтроллера.


Разработка электроники, Принципиальная схема изолированного датчика тока с пределом 20А

Схема подключения датчика тока ACD712ELCTR


Каждая микросхема MAX4617ESE+ позволяет попеременно подключать 8 выходов датчиков тока на один вход микроконтроллера. Мультиплексоры MAX4617ESE+ имеют очень малый ток потребления и рассчитаны на применение в системах с батарейным питанием.


Разработка электронных устройств, Схема подключения изолированного датчика тока с пределом 200-500А

Схема подключения датчиков тока CSLA2EJ и CSLA2EL


Для мощных датчиков тока предусмотрен отдельный преобразователь питания питания с выходным напряжением 6V. К амперметру можно подключить 8 датчиков CSLA2EJ для измерения тока до 200А и 6 датчиков CSLA2EL для измерения тока до 500А. Можно подключать датчики CSLA2EL и для каналов с пределом 200А, если не важна стоимость устройства.


Разработка электроных приборов измерения тока, Датчик многоканального амперметра для измерения тока до 200-500А

Печатная плата с датчиком тока CSLA2EL


Все входы амперметра, предназначенные для подключения датчиков тока, имеют защиту от превышения напряжения, импульсов повышенного напряжения и статического электричества. В качестве датчиков тока с пределом измерения в 20А можно использовать специальные микросхемы изолированных датчиков ACD712ELCTR-20A или ACD712ELCTR-30A.


Разработка электроных устройств для измерения тока, Датчик многоканального амперметра для измерения тока до 20А

Печатная плата с датчиком тока ACD712ELCTR


Все цепи питания микросхем защищены тремя параллельно включенными стабилитронами с целью обеспечения надежной, долговременной и безотказной работы этого электронного устройства в условиях нестабильного питания, имеющего выбросы напряжения, искрения контактов с созданием радиопомех в питающих цепях, высокие пусковые токи и прочие факторы, вызывающие повреждения в незащищенных электронных схемах и сбои в работе таких устройств. С той же целью входное питающие напряжение на многоканальный амперметр подается через встроенный LC-фильтр для подавления импульсных помех по питанию и радиопомех.


Проект N44. Разработка электроники для электронного измерительного прибора «многоканальный амперметр» выполнена Александром Петровичем Протопоповым, г. Москва, сайт автора: https://www.razrabotka.pro.

Избранные проекты
Недавние проекты