بررسی سه مدل سنسور سنجش جریان ACS712 و راهنمای انتخاب برای پروژه های مختلف

علم الکترونیک به ولتاژ و جریان و مباحث عمیق‌تر دیگری وابسته است. هر کدام از این پارامترها قابلیت سنجش دارند و به صورت دقیق بایستی میزان آنها در مصارف مختلف محاسبه شود. جریان یکی از موارد پر اهمیت است که تقریبا در تمامی سناریوهای کاربردی بایستی محاسبه شده و مورد پایش قرار گیرد. از میزان مصرف جریان به صورت لحظه‌ای و بازه‌ای موارد مختلفی را میتوان تشخیص داد. جریان در کنار ولتاژ میزان مصرف انرژی را مشخص می‌کنند. در یک سناریو IoT و یا سناریوهای صنعتی میزان مصرف جریان نیازمند سنجش دقیق است. در این پست راجع به سنجش جریان توسط ماژول ACS712 که بسیار کاربردی است، مطالبی را اریه می‌کنیم. 

سنسور acs712 یک انتخاب دم دستی و عمومی برای سنجش جریان در مدارهای مختلف است. هر کدام از این سه مورد مصرف خاص خودشان را دارند. اما بسته به پروژه‌ای که در حال اجرا هستید، بایستی بهترین انتخاب را انجام دهید. هدف ما ارتقا دانش کاربران فارسی زبان است. همچنین رشد اطلاعات عمومی مدیران در شرکت‌های مختلف را مد نظر داریم. بنابراین اگر این مطلب از بلاگ دانشجو کیت برای شما ارزشمند بود و به اطلاعاتتان اضافه کرد، آنرا با دیگران به اشتراک بگذارید تا دانش فنی مدیرها و کاربران فارسی زبان در این حوزه و IoT رشد پیدا کند.

مفهوم جریان در الکترونیک

جریان الکتریکی یکی از مفاهیم اساسی در علوم الکترونیک و الکتریسیته است. این مفهوم به حرکت الکترون‌ها یا بارهای الکتریکی در یک مدار یا راهی خاص اشاره دارد. جریان الکتریکی به واحد آمپر (A) اندازه‌گیری می‌شود و تأثیر مهمی در طراحی و عملکرد دستگاه‌های الکترونیکی دارد. در مدارهای الکتریکی، جریان به دو نوع تقسیم می‌شود. جریان مستقیم (DC - Direct Current): در جریان مستقیم، الکترون‌ها به یک جهت مشخص حرکت می‌کنند. این نوع جریان معمولا در باتری‌ها و منابع تغذیه الکترونیکی استفاده می‌شود. جریان متناوب (AC - Alternating Current): در جریان متناوب، جهت جریان الکترون‌ها به طور دوره‌ای تغییر می‌کند. این نوع جریان در سیستم‌های توزیع برق عمومی استفاده می‌شود و معمولا به صورت موج‌های sinusoidal نمایش داده می‌شود.

مقدار جریان الکتریکی (I) برابر با نسبت مقدار بار الکتریکی (Q) به زمان (t) است. I= tQ

در اینجا: I نشان‌دهنده جریان (به واحد آمپر) است.

Q مقدار بار الکتریکی (به واحد کولنب) است.

t زمان (به واحد ثانیه) است.

جریان الکتریکی از مهمترین ویژگی‌های یک مدار الکتریکی است و در تحلیل و طراحی مدارهای الکترونیکی بسیار اهمیت دارد. از قوانین اساسی مرتبط با جریان الکتریکی می‌توان به قانون اهم و قانون اهم کرخه اشاره کرد که در تعیین رفتار و ویژگی‌های مدارهای الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنجش جریان چه کاربردی دارد؟

سنجش جریان الکتریکی اهمیت زیادی در علوم الکترونیک و برق دارد و در مختلف برنامه‌ها و صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. دستگاه‌های سنجش جریان برق (مانند سنسورهای ACS712) به شما امکان می‌دهند جریان الکتریکی در یک مدار را اندازه‌گیری کرده و اطلاعات مربوط به آن را به میکروکنترلرها یا دستگاه‌های الکترونیکی دیگر منتقل کنید. در ادامه، برخی از کاربردهای مهم سنجش جریان الکتریکی را توضیح می‌دهیم.

• کنترل موتورها: در بسیاری از برنامه‌های صنعتی و رباتیک، اندازه‌گیری جریان الکتریکی موتورها (مانند موتورهای DC و موتورهای متناوب) ضروری است. از اطلاعات جریان اندازه‌گیری شده برای کنترل سرعت و جهت چرخش موتورها استفاده می‌شود.
• مانیتورینگ مصرف انرژی: در محیط‌های خانگی و صنعتی، اندازه‌گیری مصرف انرژی برق یکی از موارد اساسی است. با سنجش جریان الکتریکی کل مصرفی در مدارهای مختلف می‌توانید مصرف انرژی را مدیریت کنید و هزینه‌های انرژی را کاهش دهید.
• حفاظت و ایمنی: در سیستم‌های بزرگ برقی، سنجش جریان الکتریکی می‌تواند به عنوان یک وسیله حفاظتی مورد استفاده قرار گیرد. در صورت افزایش ناگهانی جریان به مقدار خارج از حد مجاز، سیستم‌ها می‌توانند خاموش شوند تا از خطراتی نظیر اتصال کوتاه و خرابی و یا آتش سوزی جلوگیری کنند.
• اندازه‌گیری و کنترل دما: در برخی از موارد، جریان الکتریکی به عنوان یک شاخص برای اندازه‌گیری دما مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اندازه‌گیری‌ها به کنترل دستگاه‌های گرمایشی و تهویه مطبوع کمک می‌کنند
• مدیریت انرژی تجهیزات الکتریکی: در تجهیزات الکتریکی مانند کامپیوترها و تلویزیون‌ها، سنجش جریان الکتریکی به عنوان یکی از ابزارهای مدیریت مصرف انرژی و کمک به جلوگیری از مصرف بی‌استفاده انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• تعمیر و نگهداری: در فرآیند تعمیر و نگهداری تجهیزات الکتریکی، سنجش جریان الکتریکی برای تشخیص خرابی‌ها و اشکال‌زدایی مفید است.

با توجه به تنوع کاربردهای سنجش جریان الکتریکی، این سنسورها ابزارهای مهم در عالم الکترونیک و برق محسوب می‌شوند و در انواع مختلف صنایع و برنامه‌ها استفاده می‌شوند.

سنسورهای سنجش جریان ACS712

ماژول سنسور ACS712 یک سنسور جریان برق متناوب (AC) است که به منظور اندازه‌گیری جریان الکتریکی در مدارهای AC طراحی شده است. این سنسور یک ابزار مفید برای اندازه‌گیری جریان AC در مدارهای الکترونیکی و برقی است و به طور خاص در برنامه‌های کنترل موتورها، مانیتورینگ تجهیزات برقی و کنترل مصرف انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین در سناریوهای مختلف اینترنت اشیا استفاده از سنسور acs712 کاربردی است.

ویژگی‌های کلی ماژول سنسور ACS712 عبارتند از:

• محدوده اندازه‌گیری: این سنسور به شما امکان اندازه‌گیری جریان AC در محدوده‌های مختلف را می‌دهد. نسخه‌های مختلف این سنسور با محدوده‌های جریان مختلف (مثلا 5 آمپر، 10 آمپر، 20 آمپر و غیره) در دسترس هستند.
• اصل کار: این سنسور از اصل اثر هال استفاده می‌کند تا میدان مغناطیسی متناسب با جریان AC را اندازه‌گیری کند. این میدان مغناطیسی توسط قسمت حساس سنسور ایجاد می‌شود.
• خروجی آنالوگ: سنسور ACS712 یک خروجی آنالوگ دارد که ولتاژ آن بر اساس مقدار جریان اندازه‌گیری شده تغییر می‌کند. این ولتاژ می‌تواند توسط میکروکنترلرها یا تراشه‌های الکترونیکی دیگر خوانده شود.
• حفاظت در برابر افت ولتاژ: ACS712 دارای حفاظت در برابر افت ولتاژ و ولتاژ خروجی نمی‌تواند از محدوده‌ی مشخص شده بالاتر برود.
• کاربردها: این سنسور در مدارهای کنترلی، مدارهای مانیتورینگ مصرف انرژی، سیستم‌های موتور کنترل و دیگر برنامه‌های مشابه استفاده می‌شود.

برای استفاده از سنسور ACS712، شما باید ولتاژ خروجی آن را به وسیله‌ی مبدل آنالوگ به دیجیتال به میکروکنترلر خود متصل کرده و داده‌های اندازه‌گیری شده را تفسیر کنید. مقدار جریان AC متناظر با ولتاژ خروجی سنسور است و باید با استفاده از مقادیر تعیین شده برای سنسور، آن را به واحد مورد نظر (مثلا آمپر) تبدیل کنید.

روش کارکرد سنسورهای ACS712

همانطور که توضیح دادیم سنسورهای ACS712 بر اساس اصل اثر هال (Hall Effect) عمل می‌کنند. با این روش جریان الکتریکی در یک مدار AC را اندازه‌گیری می‌کنند. اصل کار این سنسورها به صورت زیر است.

• میدان مغناطیسی: وقتی جریان الکتریکی در مدار AC (متناوب) جاری می‌شود، یک میدان مغناطیسی متناسب با شدت جریان به وجود می‌آید. این میدان مغناطیسی نسبت به جریان ایجاد شده تغییر می‌کند و با گذر زمان تغییر می‌کند.
• حسگر Hall: درون سنسور ACS712، یک حسگر Hall قرار دارد. حسگر Hall یک تأثیرگذار مغناطیسی الکترونیکی است که به تغییر میدان مغناطیسی حساسیت دارد. وقتی جریان AC از سنسور عبور می‌کند و میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود، حسگر Hall تغییرات این میدان را احساس می‌کند.
• تولید ولتاژ خروجی: بر اساس تغییرات میدان مغناطیسی مشخص شده توسط حسگر Hall، سنسور ACS712 یک ولتاژ خروجی آنالوگ تولید می‌کند. این ولتاژ خروجی متناسب با شدت جریان AC است. به عبارت دقیق‌تر، ولتاژ خروجی به طور معکوس با شدت جریان تغییر می‌کند، یعنی افزایش جریان منجر به افت ولتاژ و کاهش جریان منجر به افزایش ولتاژ می‌شود.
• خواندن و تفسیر داده: ولتاژ خروجی سنسور ACS712 می‌تواند توسط میکروکنترلرها یا تراشه‌های الکترونیکی دیگر خوانده و تفسیر شود. با استفاده از مقادیر خروجی و تناسب‌دهی می‌توان مقدار دقیق جریان AC اندازه‌گیری شده را محاسبه کرد.

از ویژگی‌های مهم سنسور ACS712 می‌توان به محدوده‌های اندازه‌گیری مختلف (با انتخاب نسخه‌های مختلف سنسور) و حفاظت در برابر افت ولتاژ اشاره کرد که مهم برای کاربردهای صنعتی و ایمنی است. این سنسورها به طور گسترده در کنترل موتورها، مانیتورینگ مصرف انرژی، کنترل اتصال کوتاه و ایمنی در سیستم‌های برقی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کاربری سنسور سنجش جریان ACS712 چیست؟

سنسورهای سنجش جریان ACS712 کاربردهای گسترده‌ای در مختلف صنایع و برنامه‌ها دارند. این سنسورها به عنوان ابزارهای اندازه‌گیری جریان AC مورد استفاده قرار می‌گیرند. سنسور ACS712 به عنوان سنجش جریان از طریق اتصال سیم در مدار شناخته می‌شود. همانطور که توضیح دادیم روش کارکرد آن به صوت اثر هالی است. بنابراین در اثر تغییرات میدان مغناطیسی عمل می‌کند. در ادامه تعدادی از کاربردهای مهم سنسور ACS712 را بررسی می‌کنیم. البته در هر سناریویی که نیازمند سنجش جریان باشد میتوانید از این سنسور استفاده کنید.

• کنترل موتورها: سنسور ACS712 به عنوان ابزار اصلی در کنترل سرعت و جهت چرخش موتورها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کاربرد به ویژه در صنایع رباتیک، اتوماسیون صنعتی، و خودروسازی معمولی است.
• مانیتورینگ مصرف انرژی: با استفاده از سنسور ACS712 می‌توان مصرف انرژی مختلفی را اندازه‌گیری کرد، از جمله مصرف انرژی تجهیزات خانگی و صنعتی. این اطلاعات می‌تواند به مصرف‌کنندگان و مدیران انرژی کمک کند تا مصرف انرژی را بهینه‌سازی کنند.
• کنترل دستگاه‌های تغذیه: در منابع تغذیه و تبدیل‌کننده‌های برقی، سنسور ACS712 به عنوان یک عنصر کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا خروجی تغذیه بر اساس نیاز و مصرف ورودی تنظیم شود.
• مدیریت تجهیزات خانگی: در محصولات الکترونیکی مانند تلویزیون‌ها، کامپیوترها، و دستگاه‌های خانگی دیگر، سنسور ACS712 به کنترل مصرف انرژی و مدیریت تجهیزات کمک می‌کند.
• حفاظت در برابر اتصال کوتاه و خرابی: سنسور ACS712 به عنوان یک عنصر حفاظتی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از خرابی‌های مداری ناشی از اتصال کوتاه یا افزایش ناگهانی جریان جلوگیری کند.
• تعمیر و نگهداری: در فرآیند تعمیر و نگهداری تجهیزات الکتریکی، سنسور ACS712 به تشخیص مشکلات و خرابی‌های مداری کمک می‌کند.
• کاربردهای علمی: این سنسورها در پروژه‌های الکترونیکی و کاربردهای علمی به منظور اندازه‌گیری جریان AC برای انجام تجربیات و تحقیقات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در مجموع، سنسورهای ACS712 ابزارهای مفیدی برای اندازه‌گیری و کنترل جریان AC در مدارهای الکتریکی می‌باشند و در انواع مختلف برنامه‌های الکترونیکی و برقی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بررسی سه مدل 5 آمپر و 20 آمپر و 30 آمپر سنسور ACS712

ماژول‌های سنسور ACS712 با مقادیر مختلف جریان (5 آمپر، 20 آمپر و 30 آمپر) تفاوت‌های مهمی در محدوده‌های اندازه‌گیری دارند. در ادامه توضیحاتی در مورد تفاوت‌های اصلی این مدل‌ها آمده است:

ACS712 با جریان 5 آمپر: محدوده اندازه‌گیری این مدل ACS712 جریان AC با محدوده‌ای حدودا تا 5 آمپر را اندازه‌گیری می‌کند. به عبارت دقیق‌تر، ولتاژ خروجی این سنسور در بازه‌ای تنظیم می‌شود که به جریان 5 آمپر معادل ولتاژ خروجی 2.5 ولت می‌شود.

ACS712 با جریان 20 آمپر: محدوده اندازه‌گیری این مدل ACS712 جریان AC با محدوده‌ای حدودا تا 20 آمپر را اندازه‌گیری می‌کند. به عبارت دقیق‌تر، ولتاژ خروجی این سنسور در بازه‌ای تنظیم می‌شود که به جریان 20 آمپر معادل ولتاژ خروجی 2.5 ولت می‌شود.

ACS712 با جریان 30 آمپر: محدوده اندازه‌گیری این مدل ACS712 جریان AC با محدوده‌ای حدودا تا 30 آمپر را اندازه‌گیری می‌کند. به عبارت دقیق‌تر، ولتاژ خروجی این سنسور در بازه‌ای تنظیم می‌شود که به جریان 30 آمپر معادل ولتاژ خروجی 2.5 ولت می‌شود.

تفاوت اصلی بین این مدل‌ها در محدوده اندازه‌گیری جریان AC است. بنابراین، انتخاب مدل مناسب به میزان جریانی که شما می‌خواهید اندازه‌گیری کنید بستگی دارد. مثلا، اگر شما نیاز به اندازه‌گیری جریان تا 5 آمپر دارید، مدل ACS712 با جریان 5 آمپر مناسبترین گزینه خواهد بود. اما اگر جریان بیشتری را اندازه‌گیری می‌کنید، باید به مدل‌های با محدوده‌های بالاتر توجه کنید.

جمع بندی

سنسورهای سنجش جریان مدل‌های مختلفی دارند. در این پست سه مدل یکسان ACS712 را بررسی کردیم. سنسورهای ACS712 براساس بازه سنجش جریان دسته بندی می‌شوند. در این پست سعی کردیم به ساده‌ترین حالت ممکن روش کارکرد این سنسور را توضیح دهیم. هدف ما در بلاگ دانشجو کیت بالابردن آگاهی مخاطب‌های غیر مهندس از جمله مدیران و تصمیم گیرندگان در صنایع مختلف است. تا به کمک این آگاهی انتخاب‌های درست و بهینه تری داشته باشند. بنابراین اگر این پست برای شما مفید بود و به اطلاعاتتان اضافه کرد، حتما آنرا با دیگران به اشتراک بگذارید. همچنین فراموش نکنید که ماژول‌های سنجش جریان غیر اصلی با قیمت‌های بسیار ارزان در بازاری که رقابت بر سر قیمت کمتر است بسیار زیاد شده است. بنابراین هرگز براساس قیمت اقدام به انتخاب و خرید نکنید و حتما چند نمونه را از فروشگاه‌های مختلف تست کنید. ما در دانشجو کیت همواره اجناس اورجینال و با کیفیت را طی چهار دهه گذشته ارایه می‌کرده‌ایم.