đồ án đo dòng điện xoay chiều sử dụng cảm biến ACS 71220A

Đo dòng điện xoay chiều, tần số 50Hz, giới hạn đo 5A, độ chính xác 2 chữ số sau dấu phẩy MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 1. Lý do chọn đề tài 3 2. Lời cảm ơn đến người hướng dẫn 3 3. Định hướng nghiên cứu 4 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 5 1.1 Dòng điện xoay chiều 5 1.2 Biểu thức 5 1.3 Giá trị hiệu dụng 6 1.4 Nhiệm vụ đo dòng điện xoay chiều 6 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 7 2.1 Đo dòng điện 7 2.2 Yêu cầu đối với phép đo dòng điện 7 2.2.1 Đo dòng điện xoay chiều nhỏ 8 2.2.2 Đo dòng điện xoay chiều lớn 8 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐO 9 3.1. Lựa chọn phương pháp đo thiết kế Ampe kế 9 3.1.1 Ampe kế can thiệp 9 3.1.2 Ampe kế không can thiệp 10 3.2. Tìm hiểu về hiệu ứng HALL (hall effect) 10 3.2.1 Hiệu ứng Hall 10 3.2.2 Cơ chế 11 3.2.3 Ứng dụng 12 3.3. Lựa chọn cảm biến 14 3.4. Đặc điểm và lợi ích của cảm biến 14 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 19 4.1. Sơ đồ khối của mạch nguyên lý 19 4.1.1 Ý tưởng 19 4.1.2 Sơ đồ nguyên lý 19 4.1.3 Đồ thị dạng dòng điện và điện áp: 20 4.2. Đặc điểm của các linh kiện trong mạch 20 4.2.1 Atmega16 20 4.2.2 LCD16x2 21 4.2.3 358N 21 4.2.4 Nguồn 5V 22 4.3. Những hạn chế khi đo dòng điện xoay chiều và hướng phát triển 22 4.3.1 Đo dòng điện xoay chiều lớn 22 4.3.2 Xử lý điện áp ra (VOUT) của cảm biến 22 4.3.3 Sử dụng nguồn một chiều 23 CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 24 5.1 Lưu đồ khái quát 24 5.2 Chương trình lập trình cho chip ATMEGA 16 trên phần mềm Code Vision AVR 25 5.3 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm 32 CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG SẢN PHẨM CHO CÔNG NGHIỆP 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

ĐỒ ÁN I

Đề tài:

Đo dòng điện xoay chiều, tần số 50Hz, giới hạn đo 5A,

độ chính xác 2 chữ số sau dấu phẩy

Giáo viên hướng dẫn:

1.TS.Nguyễn Thị Lan Hương

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

1 Lý do chọn đề tài 3

2 Lời cảm ơn đến người hướng dẫn 3

3 Định hướng nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 5

1.1 Dòng điện xoay chiều 5

1.2 Biểu thức 5

1.3 Giá trị hiệu dụng 6

1.4 Nhiệm vụ đo dòng điện xoay chiều 6

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 7

2.1 Đo dòng điện 7

2.2 Yêu cầu đối với phép đo dòng điện 7

2.2.1 Đo dòng điện xoay chiều nhỏ 8

2.2.2 Đo dòng điện xoay chiều lớn 8

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐO 9

3.1 Lựa chọn phương pháp đo thiết kế Ampe kế 9

3.1.1 Ampe kế can thiệp 9

3.1.2 Ampe kế không can thiệp 10

3.2 Tìm hiểu về hiệu ứng HALL (hall effect) 10

3.2.1 Hiệu ứng Hall 10

3.2.2 Cơ chế 11

3.2.3 Ứng dụng 12

3.3 Lựa chọn cảm biến 14

3.4 Đặc điểm và lợi ích của cảm biến 14

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 19

4.1 Sơ đồ khối của mạch nguyên lý 19

4.1.1 Ý tưởng 19

4.1.2 Sơ đồ nguyên lý 19

4.1.3 Đồ thị dạng dòng điện và điện áp: 20

4.2 Đặc điểm của các linh kiện trong mạch 20

4.2.1 Atmega16 20

4.2.2 LCD16x2 21

4.2.3 358N 21

4.2.4 Nguồn 5V 22

4.3 Những hạn chế khi đo dòng điện xoay chiều và hướng phát triển 22

4.3.1 Đo dòng điện xoay chiều lớn 22

4.3.2 Xử lý điện áp ra (VOUT) của cảm biến 22

4.3.3 Sử dụng nguồn một chiều 23

CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 24

5.1 Lưu đồ khái quát 24

5.2 Chương trình lập trình cho chip ATMEGA 16 trên phần mềm Code Vision AVR 25

5.3 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm 32

CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG SẢN PHẨM CHO CÔNG NGHIỆP 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

LỜI MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đo lường là việc xác định độ lớn của không chỉ các đại lượng vật lý mà còn có thể

là bất cứ khái niệm gì có thể so sánh được với nhau

Đo lường cung cấp các chuẩn mực về độ lớn cho giao dịch trong đời sống Đo lường nói riêng, hay quan sát và thí nghiệm nói chung, cũng là một bước quan trọngtrong nghiên cứu khoa học (khoa học tự nhiên và khoa học xã hội)

Trong vật lý và công nghệ, đo lường được thực hiện bằng cách so sánh giữa đại lượng vật lý cần đo với đại lượng vật lý cùng thể loại, nhưng ở những điều kiện tiêu chuẩn (thường là không thay đổi theo thời gian) gọi là đơn vị đo Việc đo này đem lại một con số thể hiện mối liên hệ về độ lớn giữa đại lượng cần đo và đơn vị đo Đồng thời, nếu có thể, đo lường cũng cho biết sai số của con số trên (sai số phép đo)

Đo dòng điện giúp ta có thông tin về giá trị dòng điện một cách tương đối chính xác

để từ đó lựa chọn các thiết bị điện

Đo dòng điện giúp ta lựa chọn thiết diện dây dẫn đảm bảo an toàn kỹ thuật, giúp tiết kiệm kinh tế Đo dòng điện kết hợp với đo điện áp cho ta biết công suất tải cần đo

2 Lời cảm ơn đến người hướng dẫn

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu nghiên cứu đề tài đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Thị Lan Hương và thầy giáo Trần Nguyên Hanh đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi nói chuyện, thảo luận về việc hướng dẫn sinh viên hoàn thành Đồ án 1 Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của cô và thầy thì em nghĩ bài thu hoạch này của chúng em rất khó có thể hoàn thiện được

Sự hiểu biết về khoa học, cũng như kinh nghiệm thực tiễn của cô và thầy chính là tiền đề để chúng em hoàn thành đồ án môn học

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn cô thầy

3 Định hướng nghiên cứu

Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần một kỳ học tập Bước đầu

đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực đo lường, kiến thức của chúng em còn hạn chế

và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô

và các bạn học cùng lớp để kiến thức của chúng em được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1

1.1Dòng điện xoay chiều

Là dòng điện có chiều và cường độ biến thiên theo thời gian Dòng điện xoay chiềuthường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc được biến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện tử thường gọi là bộ nghịch lưu dùng các

Thyristor Trước đây, dòng điện xoay chiều thường được gọi là "dòng Galvanic"

1.2Biểu thức

i=I0cos¿ (A)

Trong đó:

• i: giá trị cường độ dòng điện xoay chiều tức thời, đơn vị là (A)

• I0 > 0: giá trị cường độ dòng điện cực đại của dòng điện xoay chiều

• ω, φ: là các hằng số

• ω > 0 là tần số góc

• (ωt + φ) : pha tại thời điểm t

• φ : Pha ban đầu của dòng điện

đồ thị và các đại lượng đặc trưng:

2 π (Hz)

1.4 Nhiệm vụ đo dòng điện xoay chiều

Việc đo dòng điện giúp ta có thông tin về giá trị dòng điện một cách tương đối

chính xác để từ đó lựa chọn các thiết bị điện như: cầu chì, cầu dao, aptomat,….đúngvới các giá trị định mức dòng điện mà các thiết bị điện hoạt động một cách ổn định

và đảm bảo tuổi thọ cao cho thiết bị

Đo dòng điện giúp ta lựa chọn thiết diện dây dẫn đảm bảo an toàn kỹ thuật, giúp tiết kiệm kinh tế

Đo dòng điện kết hợp với đo điện áp cho ta biết công suất tải cần đo

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

2.1 Đo dòng điện

Trong các đại lượng điện thì dòng điện là 1 trong những đại lượng cơ bản nhất Vì vậy, trong công nghiệp cũng như trong các công trình nghiên cứu khoa học người taquan tâm đến các phương pháp và các thiết bị đo dòng điện

Có thể đo dòng điện bằng các phương pháp trực tiếp, gián tiếp và so sánh (phương pháp bù)

Trong phương pháp đo trực tiếp, người ta dùng được các dụng cụ đo dòng điện nhưAmpemet, Miliampemet, Microampemet,v.v…để đo dòng và trực tiếp đọc kết quả trên thang chia độ dụng cụ đo

Trong phương pháp đo gián tiếp, người ta có thể dùng vônmet đo điện áp rơi trên một điện trở mẫu (mắc trong mạch có dòng điện cần đo chạy qua); thông qua tính toán ta sẽ được giá trị dòng điện cần đo

Trong phương pháp so sánh, người ta đo dòng điện bằng cách so sánh dòng cần đo với dòng điện mẫu, chính xác Ở trạng thái cân bằng của dòng cần đo và dòng mẫu,

sẽ đọc kết quả trên mẫu Có thể so sánh trực tiếp và so sánh gián tiếp

→ Trong đề tài nghiên cứu này chúng em đã hướng nghiên cứu theo phương pháp

đo trực tiếp, tức là thiết kế mạch đo có sử dụng cảm biến, sau khi qua các khâu xử lýtín hiệu tương tự Đưa tín hiệu tượng tự vào ADC của vi điều khiển, ta sẽ tính toán

xử lý tín hiệu, chuyển sang tín hiệu số và gửi ra LCD hiển thị kết quả

2.2 Yêu cầu đối với phép đo dòng điện

Khi đo dòng điện, ta mắc nối tiếp Ampemet với mạch cần đo Ampemet này lấy một phần năng lượng của mạch đo, gây sai số phương pháp cho phép đo dòng Phầnnăng lượng này còn gọi là công suất tiêu thụ của Ampemet, được tính: PA=I2

cụ đo dòng ở miền tần số khác miền tần số thiết kế, sẽ gây sai số do tần số

Để đo dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp người ta dùng các Ampemet điện

từ, điện động và sắt điện động

2.2.1 Đo dòng điện xoay chiều nhỏ

Đo dòng điện nhỏ thường Ix cỡ 10-5A: 10-10A Để đo được dòng này cần phải có các thiết bị có độ nhạy cao Hiện nay việc nâng cao độ nhạy, hạ thấp ngưỡng nhạy và khuếch đại ổn định, chính xác cao cũng còn gặp nhiều khó khăn Các dụng cụ đo dòng nhỏ thường gặp như điện kế cơ điện, điện lượng mét, các dụng cụ điện tử mà thành phần cơ bản là bộ khuếch đại kết hợp với chỉ thị cơ điện (từ điện)

2.2.2 Đo dòng điện xoay chiều lớn

Đo dòng xoay chiều lớn bằng phương pháp kết hợp biến dòng xoay chiều với

Ampemet hoặc dùng biến trở công suất

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐO

2

3.1 Lựa chọn phương pháp đo thiết kế Ampe kế

Tìm hiểu về các loại Ampe kế trên thị trường để từ đó đưa ra những nhận xét tổng quan về các Ampe kế này rồi có hướng đi riêng

Các loại Ampe kế theo thống kê:

3.1.1 Ampe kế can thiệp

a) Ampe kế khung quay

Là một bộ chuyển đổi từ cường độ dòng điện sang chuyển động quay, trong một cung, của một cuộn dây nằm trong từ trường

Cuộn dây được gắn cùng một đĩa kim loại nằm trong từ trường của nam châm Mọi dao động của cuộn dây và đĩa sinh ra dòng Foucault trong đĩa Dòng này làm nóng đĩa lên, tiêu hao năng lượng dao động và dập tắt dao động

Nhược điểm: Cuộn dây đó chỉ chịu được dòng điện yếu, nếu không cuộn dây sẽ bị cháy Việc đọc kết quả do kim chỉ trên thước có thể sai sót nếu nhìn lệch

b) Ampe kế sắt từ

Ampe kế sắt từ cấu tạo từ hai thanh sắt non nằm bên trong một ống dây Một thanh được cố định còn thanh kia gắn trên trục quay, và gắn với kim chỉ góc quay trên mộtthước hình cung Khi cho dòng điện qua ống dây, dòng điện sinh ra một từ

trường trong ống

Từ trường này gây nên cảm ứng sắt từ trên hai thanh sắt, biến chúng thành các nam châmcùng chiều Hai nam châm cùng chiều luôn đẩy nhau, không phụ thuộc vào chiều dòng điện qua ống dây Vì lực đẩy này, thanh nam châm di động quay và góc quay tương ứng với cường độ dòng điện qua ống dây

Ampe kế sắt từ có thể đo dòng xoay chiều, do góc quay của kim không phụ thuộc chiều dòng điện

c) Ampe kế nhiệt

Bộ phận chính của ampe kế nhiệt là một thanh kim loại mảnh và dài được cuộn lại giống một lò xo xoắn với một đầu gắn cố định, còn đầu kia gắn với một kim chuyểnđộng trên nền một thước hình cung Khi dòng điện chạy qua, thanh xoắn nóng lên đến nhiệt độ cân bằng (công suất nhiệt nhận được từ dòng điện bằng công suất nhiệt

tỏa ra môi trường), và giãn nở nhiệt, đẩy đầu tự do quay Góc quay, thể hiện bởi vị trí đầu kim trên thước đo, tương ứng với cường độ dòng điện.

d) Ampe kế điện tử

Ampe kế điện tử thường là một chế độ hoạt động của vạn năng kế điện tử Bản chấthoạt động của loại ampe kế này có thể mô tả là một vôn kế điện tử đo hiệu điện thế do dòng điện gây ra trên một điện trở nhỏ gọi là shunt Các thang đo khác nhau được điều chỉnh bằng việc chọn các shunt khác nhau Cường độ dòng điện được suy

ra từ hiệu điện thế đo được qua định luật Ohm

3.1.2 Ampe kế không can thiệp

a)Đầu dò hiệu ứng Hall

Ta thấy dùng đầu đo hiệu ứng Hall :Phương pháp đo này sử dụng hiệu ứng Hall tạo

ra một hiệu điện thế tỷ lệ thuận (với hệ số tỷ lệ biết trước) với cường độ dòng điện cần đo

Hiệu điện thế Hall VH gần như tỷ lệ thuận với cường độ từ trường sinh ra bởi dòng điện, do đó tỷ lệ thuận với cường độ của dòng điện đó

b)Ampe kế kìm

Trong dòng điện xoay chiều, từ trường biến thiên sinh ra bởi dòng điện có thể gây cảm ứng điện từ lên một cuộn cảm nằm gần dòng điện Đây là cơ chế hoạt động củaAmpe kế kìm

→ Nhận xét: Ta thấy rằng các Ampe kế đều sử dụng các phương pháp đo dòng

điện khác nhau và có những ưu và nhược điểm riêng Như Ampe kế dùng đầu dò hiệu ứng Hall cũng có từ trễ, nên ta chọn phương pháp đo dòng bằng hiệu ứng Hall nhưng dùng cảm biến ACS 712-20A

3.1 Tìm hiểu về hiệu ứng HALL (hall effect)

3.1.3 Hiệu ứng Hall

Hiệu ứng Hall (đọc như "hiệu ứng hôn") là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi

áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chạy qua Lúc đó người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện

trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall Hiệu ứng này được khám phá bởi Edwin Herbert Hall vào năm 1879.

3.1.4 Cơ chế

Hiệu ứng Hall được giải thích dựa vào bản chất của dòng điện chạy trong vật dẫn điện Dòng điện này chính là sự chuyển động của các điện tích (ví dụ như electron trong kim loại) Khi chạy qua từ trường, các điện tích chịu lực Lorentz bị đẩy về một trong hai phía của thanh Hall, tùy theo điện tích chuyển động đó âm hay dương

Sự tập trung các điện tích về một phía tạo nên sự tích điện trái dầu ở 2 mặt của thanh Hall, gây ra hiệu điện thế Hall

Công thức liên hệ giữa hiệu thế Hall, dòng điện và từ trường là:

VH = (IB)/(den)Trong đó: VH là hiệu thế Hall,

I là cường độ dòng điện,

B là cường độ từ trường,

d là độ dày của thanh Hall,

e là điện tích của hạt mang điện chuyển động trong thanh Hall,

n mật độ các hạt này trong thanh Hall

Công thức này cho thấy một tính chất quan trong trong hiệu ứng Hall là nó cho phép phân biệt điện tích âm hay dương chạy trong thanh Hall, dựa vào hiệu thế Hall

âm hay dương Hiệu ứng này lần đầu tiên chứng minh rằng, trong kim loại, electron chứ không phải là proton được chuyển động tự do để mang dòng điện Điểm thú vị nữa là, hiệu ứng cũng cho thấy trong một số chất (đặc biệt là bán dẫn), dòng điện được mang đi bởi các lỗ trống (có điện tích tổng cộng là dương) chứ không phải là electron đơn thuần

Khi từ trường lớn và nhiệt độ hạ thấp, có thể quan sát thấy hiệu ứng Hall lượng tử, thể hiện sự lượng tử hóa điện trở của vật dẫn

Với các vật liệu sắt từ, điện trở Hall bị tăng lên một cách dị thường, được biết đến

là hiệu ứng Hall dị thường, tỷ lệ với độ từ hóa của vật liệu Cơ chế vật lý của hiệu ứng này hiện vẫn còn gây tranh cãi

3.1.5 Ứng dụng

Hiệu ứng Hall được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị đo, đầu dò Các thiết bị này thường phát ra tín hiệu rất yếu và cần được khuếch đại Đầu thế kỷ 20, các máy khuếch đại dùng bóng chân không quá tốn kém, nên các đầu đo kiểu này chỉ được phát triển từ khi có công nghệ vi mạch bán dẫn Ngày nay, nhiều "đầu dò hiệu ứng Hall" chứa sẵn các máy khuếch đại bên trong

Đo cường độ dòng điện

Hiệu ứng Hall nhạy cảm với từ trường, mà từ trường được sinh ra từ một dòng điệnbất kỳ, do đó có thể đo cường độ dòng chạy qua một dây điện khi đưa dây này gần thiết bị đo Thiết bị có 3 đầu ra: một dây nối đất, một dây nguồn để tạo dòng chạy trong thanh Hall, một dây ra cho biết hiệu thế Hall Phương pháp đo dòng điện này không cần sự tiếp xúc cơ học trực tiếp với mạch điện, hầu như không gây thêm điện trở phụ của máy đo trong mạch điện, và không bị ảnh hưởng bởi nguồn điện (có thể

là cao thế) của mạch điện, tăng tính an toàn cho phép đo

Đo công suất điện

Công suất tiêu thụ của một mạch điện là tích của cường độ dòng điện và hiệu điện thế trên mạch Vậy có thể đo công suất này bằng cách đo dòng điện (như mô tả ở trên) đồng thời với việc dùng hiệu điện thế của mạch điện để nuôi dòng qua thanh Hall Phương pháp như vậy có thể được cải tiến để đo công suất dòng điện xoay chiều trong sinh hoạt dân dụng Nó thường chính xác hơn các thiết bị truyền thông

và ít gây cản trở dòng điện

Xác định vị trí và chuyển động

Hiệu ứng Hall có thể dùng để xác định vị trí cơ học Các thiết bị kiểu này không có một chi tiết cơ học chuyển động nào và có thể được chế tạo kín, chịu được bụi, chất bẩn, độ ẩm, bùn lầy Điều này giúp các thiết bị này có thể đo đạc vị trí tiện hơn dụng cụ quang học hay cơ điện

Lịch sử khám phá

Năm 1878, Edwin Herbert Hall, khi đang là sinh viên của trường Đại học Johns Hopkins, đọc quyển sách "Luận về thuyết Điện từ" viết bởi James Clerk Maxwell Ông đã thắc mắc với giáo sư của mình là Henry Rowland về một nhận xét của

Maxwell rằng "lực điện từ đặt lên dây dẫn không tác dụng trực tiếp lên dòng điện

mà tác động lên dây dẫn mang dòng điện đó" Rowland cũng nghi ngờ tính xác thựccủa kết luận đó nhưng những kiểm tra bằng thực nghiệm của ông đã không mang lạikết quả phản bác

Hall quyết định tiến hành nhiều thí nghiệm và cũng đã thất bại Cuối cùng, ông làmlại thí nghiệm của Rowland, nhưng thay thế dây dẫn kim loại trong thí nghiệm này bằng một lá vàng mỏng Hall đã nhận thấy từ trường làm thay đổi sự phân bố điện tích trong lá vàng và làm lệch kim của điện kế nối với các mặt bên của nó Thí nghiệm đã không chỉ thỏa mãn thắc mắc của Hall về nhận xét của Maxwell, mà đã khẳng định bản chất dòng điện trong kim loại

Ngày nay, ta biết là điều kiện thí nghiệm thời ấy chỉ tạo được từ trường yếu và hiệuứng chỉ quan sát được khi kim loại dẫn điện rất tốt như vàng Hall đã đi đúng hướngkhi sử dụng vàng trong thí nghiệm của mình, để khám phá ra một hiệu ứng cơ bản trong vật lý chất rắn hiện đại

Phát hiện này cũng đã mang lại cho Hall một vị trí tại trường Đại học Harvard Công trình của ông được xuất bản năm 1879 Năm 1881, sách của Maxwell được táibản lần hai với chú thích: "Ông Hall đã phát hiện rằng một từ trường ổn định có thể làm thay đổi chút ít sự phân bố dòng điện trong phần lớn các dây dẫn, vì vậy tuyên

bố của Maxwell chỉ được xem như là gần đúng."

Hiệu ứng Hall không chỉ được ứng dụng trong nhiều ngành công nghệ từ cuối thế

kỷ 20, mà còn là tiền đề cho các khám phá tương tự cùng thời kỳ này như hiệu ứng Hall lượng tử, một hiệu ứng đã mang lại giải thưởng Nobel vật lý cho người khám phá ra nó

3.2 Lựa chọn cảm biến

Cảm biến được chọn là: ACS 712-20A

IC cảm biến dòng tuyến tính dựa vào hiệu ứng Hall, được tích hợp đầy đủ với chất dẫn dòng điện trở thấp và độ cách điện 2.1kV RMS

Lý do chọn cảm biến: vì cảm biến ACS 712-20A khá thông dụng trên thị trường; đáp ứng được yêu cầu đo dòng điện mà đề tài yêu cầu; và nó còn có những đặc điểm

được nêu trong mục 3.4 sau.

3.3 Đặc điểm và lợi ích của cảm biến

a) Đặc điểm và lợi ích

+Đường tín hiệu analog độ nhiễu thấp

+ Băng thông của thiết bị được thiết định thông qua chân FILTER mới

+ Thời gian tăng của ngõ ra để đáp ứng với dòng ngõ vào là 5µs

+ Băng thông 80kHz

+ Tổng lỗi ngỏ ra tại TA = 25°C là 1.5%

+ Dạng đóng gói SOIC8 với các chân nhỏ

+ Điện trở dây dẫn trong 1.2mΩ

+ Điện áp cách điện tối thiểu 2.1kV RMS từ chân 1-4 đếnchân 5-8

+ Ngõ ra tỉ lệ trực tiếp với ngõ vào từ nguồn cung cấp

b) Hình ảnh và chi tiết cấu tạo

Cảm biến và Module:

Mô tả về IC:

ACS712 Allegro cung cấp giải pháp kinh tế và chính xác cho việc cảm ứng dòng

AC hoặc DC trong các hệ thống công nghiệp, thương mại và liên lạc Dạng đóng gói của thiết bị cho phép người sử dụng dễ dàng lắp đặt Ứng dụng tiêu biểu bao gồm điều khiển động cơ, quản lý và phát hiện tải, nguồn cung cấp chế độ switch, và bảo vệ lổi quá dòng Thiết bị này không sử dụng cho các ứng dụng trong ô tô

Thiết bị bao gồm mạch điện Hall tuyến tính, độ lệch thấp và chính xác với đường dây dẫn đồng được đặt gần bề mặt của lớp vỏ Dòng điện được cung cấp đi qua phần dây đồng sẽ tạo ra một trường điện từ mà IC sẽ chuyển đổi thành điện áp tương ứng Thiết bị được tối ưu hóa một cách chính xác thông qua các tín hiệu từ rấtgần đến bộ biến đổi Hall.

Một điện áp tương ứng (proportional), chính xác được cung cấp bởi IC Hall

BiCMOS độ lệch thấp, bộ tạo xung được ổn định mà đã được lập trình chính xác sau khi đóng gói

Ngõ ra của thiết bị có 1 cạnh (sườn) dương (> VIOUT(Q)) khi tăng dòng điện đi qua phần dây đồng thứ cấp (từ chân 1 và 2, đến chân 3 và 4), là phần được dùng để lấy mẫu dòng điện Điện trở trong của phần dẫn điện này là 1.2mΩ, tiêu thụ nguồn thấp Bề dày của dây đồng cho phép thiết bị có thể chịu được đến 5 lần điều kiện quá dòng Các đầu của phần dẫn điện được cách điện với các đầu tín hiệu (chân 5 đến chân 8) Điều này cho phép ACS712 được dùng trong các ứng dụng được yêu cầu cách điện mà không dung opto cách điện hoặc các kỹ thuật cách điện đắt tiền khác

ACS712 được cung cấp trong dạng đóng gói SOIC8 dáng bề mặt nhỏ Các khung chân của thiết bị được mạ với 100% thiếc mà nó phù hợp với tiêu chuẩn RoSH Thiếc bị này được hiệu chuẩn đầy đủ tại nhà máy trước khi xuất xưởng

Các đặc tính vận hành chung: xem bảng dưới đây

Các ứng dụng cơ bản: