ESP8266 應用一：智能插座 .4 ACS712 交流電流偵測

事前叮嚀：

電流偵測在搜尋資料時，請先確認該應用場合是直流還是交流？交流是正弦波，對於量測並不是直接取一次樣就可以搞定
目前看到網路影片資料，極大多數都沒有查看 datasheet ，在最大值輸出電壓全部都是錯的，5A 只到 3.5V，20A 30A 也只到 4.5V，所以計算公式全是錯的
ACS712 只能使用 5V ，輸出自然也是 5V ，ESP8266 當然不支援，網路上看到可以使用電平轉換或是電阻分壓的方式接入，不過為了更精準的量測最後決定升級成「雙核」版本，使用 Arduino UNO + ESP8266 來達到 ACS712 + WiFi 的目的
有看到搭配 ADS1115 的使用方式，沒使用過不確定效果

什麼是 ACS712

簡單說就是，一顆測量電流後轉換成電壓大小的 IC ，根據電壓大小即可換算用電

應用硬體線路

Datasheet 對於量測後輸出電壓的解釋

ACS712 有三個型號 5A, 20A, 30A 我們就看 5A 和 30A 就好了

先看 5A 的

當 Vcc 為 5V 時，輸出 2.5V 為 0 負載，滿負載是 3.5V

然後是 30A 的

一樣 Vcc 為 5V 時，2.5V 為 0 負載，滿負載 30A 時為 4.5V

無論哪個型號，輸出電壓結果都是線性的，換句話說就是可以直接把「輸出電壓 - 2.5」然後和極限電壓來做簡單的計算即可得到真正的負載電流

接上 Arduino 的情況

當我使用一顆 ACS712 30A 的偵測器時，接到 A0 的類比腳位，0 負載時理想值是收到 511 左右的值，這是因為 ACS712 0 負載時會輸出 2.5V 的電壓

換句話說，如果使用 30A 這顆 IC 的話，那就只能得到 408 ( (1024/5) * (4.5-2.5) = 408 ) 個取樣，每個取樣為 0.074A，接到 110V 交流電就是 8.1W

也就是說精度就是 0.074A，數值抖一下就是 8.1W 的差異，當然這樣 30A 的情況，如果是 5A 的話因為滿負載是 3.5V 所以就要自己換算一下 (等 Hoyo 自己有用到再換算更新上來 )

AC 交流電

https://ngsir.netfirms.com/capplets/rms/rms.pdf

交流電負載的情況就是交流電「正弦波」的樣子，因此必須至少取樣一個以上的週期後的數據才能計算電流。

台灣交流電為 60HZ 所以一次的取樣至少不能低於 1/60 = 0.0167 秒才是一個週期

週期取樣計算 Arduino 程式

float value;

//
void setup() {

    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    unsigned long start_time = millis();
    int i = 1;
    float total;
    float RMS;
    float W;
    while (1){
        if ( millis() - start_time  >= 166 ) break; // 60HZ = 1000/60=16.6

        value = analogRead(A0) - 512;
        total += value*value;
        i++;
    }

    RMS = (sqrt(total/i) -1 ); // 1 是觀察後在無負載時出現的雜訊值
    W = RMS*0.074*110;
    Serial.print(RMS);
    Serial.print(" ");
    Serial.print(W);
    Serial.println();
}

float value;

void setup() {

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

unsigned long start_time = millis();

int i = 1;

float total;

float RMS;

float W;

while (1){

if ( millis() - start_time >= 166 ) break; // 60HZ = 1000/60=16.6

value = analogRead(A0) - 512;

total += value*value;

i++;

}

RMS = (sqrt(total/i) -1 ); // 1 是觀察後在無負載時出現的雜訊值

W = RMS*0.074*110;

Serial.print(RMS);

Serial.print(" ");

Serial.print(W);

Serial.println();

}

SoftwareSerial - Arduino + ESP8266 雙核通訊

Arduino 和 ESP8266 使用 SoftwareSerial 達到雙向資訊交換，需要注意串列鮑率(Baud Rate) 不能設定太低，會掉資料

Arduino 端，接 ACS712

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

// 引入所需函式庫

// ACS712
float value;
int i = 1;
float total;
float RMS;
float W;

unsigned char senBuf[9] = {0};

static int count = 0;

// 繼電器設定
const int relayPin = 5;

// 溫濕度設定
float t;
float h;
int   w;

void setup() {
    Serial.begin(57600);
    mySerial.begin(57600);
    delay(100);

    // 繼電器
    pinMode(relayPin, OUTPUT);
    digitalWrite(relayPin, HIGH);

    //
    pinMode(16, INPUT);

}

void loop() {

    acs712();


}

void acs712() {
    value = analogRead(A0);
    Serial.println( value );

    unsigned long start_time = millis();
    total = 0;
    i = 0;
    while (1) {
        if ( millis() - start_time  >= 166 ) break; // 60HZ = 1000/60=16.6

        value = analogRead(A0) - 512;
        total += value * value;
        i++;
    }

    RMS = (sqrt(total / i) - 1 ); // 1 是觀察後在無負載時出現的雜訊值
    if ( RMS >= 0 ) {
        RMS = RMS;
    }
    else {
        RMS = 0;
    }
    W = RMS * 0.074 * 110;
    Serial.print("RMS: ");
    Serial.print(RMS);
    Serial.print(" W:");
    Serial.print(W);
    Serial.println();

    mySerial.print("{\"W\":\"");
    mySerial.print(RMS);
    mySerial.print("\",\"W\":\"");
    mySerial.print(W);
    mySerial.print("\"}");
    mySerial.println();
 
    delay(100);
}

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

// 引入所需函式庫

// ACS712

float value;

int i = 1;

float total;

float RMS;

float W;

unsigned char senBuf[9] = {0};

static int count = 0;

// 繼電器設定

const int relayPin = 5;

// 溫濕度設定

float t;

float h;

int w;

void setup() {

Serial.begin(57600);

mySerial.begin(57600);

delay(100);

// 繼電器

pinMode(relayPin, OUTPUT);

digitalWrite(relayPin, HIGH);

pinMode(16, INPUT);

}

void loop() {

acs712();

}

void acs712() {

value = analogRead(A0);

Serial.println( value );

unsigned long start_time = millis();

total = 0;

i = 0;

while (1) {

if ( millis() - start_time >= 166 ) break; // 60HZ = 1000/60=16.6

value = analogRead(A0) - 512;

total += value * value;

i++;

}

RMS = (sqrt(total / i) - 1 ); // 1 是觀察後在無負載時出現的雜訊值

if ( RMS >= 0 ) {

RMS = RMS;

}

else {

RMS = 0;

}

W = RMS * 0.074 * 110;

Serial.print("RMS: ");

Serial.print(RMS);

Serial.print(" W:");

Serial.print(W);

Serial.println();

mySerial.print("{\"W\":\"");

mySerial.print(RMS);

mySerial.print("\",\"W\":\"");

mySerial.print(W);

mySerial.print("\"}");

mySerial.println();

delay(100);

}

ESP8266

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(13, 15); // RX, TX

void setup() {
    Serial.begin(57600);
    mySerial.begin(57600);
}

void loop() {
    if ( mySerial.available() ) {
        Serial.println(mySerial.readStringUntil('\n'));
    }
}

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(13, 15); // RX, TX

void setup() {

Serial.begin(57600);

mySerial.begin(57600);

}

void loop() {

if ( mySerial.available() ) {

Serial.println(mySerial.readStringUntil('\n'));

}

ADS1115

更準的類比數位轉位器以及可應用在 ESP8266 上

12,415 total views, 7 views today

ESP8266 應用一：智能插座 .4 ACS712 交流電流偵測

事前叮嚀：

什麼是 ACS712

應用硬體線路

Datasheet 對於量測後輸出電壓的解釋

接上 Arduino 的情況

AC 交流電

週期取樣計算 Arduino 程式

SoftwareSerial - Arduino + ESP8266 雙核通訊

ADS1115

Related Post

發佈留言

ESP8266 應用一：智能插座 .4 ACS712 交流電流偵測

事前叮嚀：

什麼是 ACS712

應用硬體線路

Datasheet 對於量測後輸出電壓的解釋

接上 Arduino 的情況

AC 交流電

週期取樣計算 Arduino 程式

SoftwareSerial - Arduino + ESP8266 雙核通訊

ADS1115

Related Post

MQTT - 使用 Paho MQTT JavaScript

ESP8266 - MQTT

WT32-ETH01 - 控制板子上的 LED

發佈留言