任务介绍

本项目选用 Allegro MicroSystems 公司生产的 ACS712 霍尔效应电流传感器作为核心检测器件。ACS712 具有诸多显著优势使其成为本电流检测模块的理想选择。

模块介绍

本电流检测模块主要实现以下功能：

• 实时电流监测：持续不断地采集流经被测导体的电流信息，并将电流大小以电信号的形式输出，以便后续进行处理和显示。通过与外部的信号处理单元配合，可以实时获取准确的电流数值，为用户提供即时的电流状态反馈。
• 兼容性强：由于采用了标准的接口设计和通用的信号输出格式，该模块可以轻松地与其他电子系统集成在一起，广泛应用于各类需要进行电流检测的设备和系统中，如电源管理系统、电机驱动控制系统、电池充电器等。
• 高精度与高灵敏度：采用专门设计的电流敏感器和信号调理电路，典型误差小于 ±1%，且通过工厂校准确保准确性。输出灵敏度可达 66~185 mV/A，能捕捉微小电流变化。支持交流和直流电流检测，输出电压与电流呈线性比例关系。
• 快速动态响应：响应时间极短，适合实时监测动态电流变化。带宽达 80 kHz，可满足高频信号采集需求。
• 宽量程覆盖：提供多种型号（如±5A、±20A、±30A），适用于从毫安级到数十安培的广泛电流范围。

ACS712ELCTR-05B-T 芯片 DigiKey 链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/allegro-microsystems/ACS712ELCTR-05B-T/1284593 

原理图和PCB模块介绍

原理图

以 ACS712 为核心，外围电路主要包括电源供给部分、信号调理部分和接口输出部分。电源供给部分负责为 ACS712 提供稳定的工作电压；信号调理部分对 ACS712 输出的电压信号进行限流、滤波等处理，以提高信号质量和强度；接口输出部分则将处理后的信号连接到外部设备或其他电路模块。

PCB

在进行 PCB 布局时，充分考虑了信号完整性、电磁兼容性和散热等因素。将 ACS712 放置在电路板的中心位置，周围留出足够的空间以避免与其他元件产生干扰。电源部分尽量靠近 ACS712 的电源引脚布置，缩短电源线的长度，减少电源线上的寄生电感和电阻引起的电压降和噪声耦合。信号调理电路的各个元件按照信号流向依次排列，避免走线交叉形成环路，降低电磁辐射和串扰的风险。

PCB预览图

硬件设计亮点

• 工作原理先进：基于霍尔效应原理进行电流检测，无需直接接入被测电路即可实现对电流的精确测量，这种非侵入式的测量方式有效避免了因插入电阻带来的能量损耗和潜在风险，同时也提高了系统的可靠性和安全性。
• 宽量程范围：提供了多种不同量程的版本（如 ±5A、±20A、±30A），能够满足各种不同应用场景下对电流检测范围的需求。无论是微小电流还是较大电流，都能在该系列中找到合适的型号进行准确测量。
• 高灵敏度与精度：对电流变化具有敏锐的响应能力，能够精准地捕捉到电流的细微变化，并将其转换为与之成正比的电压信号输出。其内部的信号调理电路经过精心设计，保证了输出信号的准确性和稳定性，从而提高了整个电流检测模块的测量精度。
• 电气隔离特性好：原边（被测电流回路）与副边（传感器输出端）之间具有良好的电气隔离性能，这一特性不仅增强了系统的抗干扰能力，还使得该传感器能够在复杂的电磁环境中稳定工作，降低了外部电磁干扰对测量结果的影响。
• 低功耗与小型化封装：在正常工作状态下消耗较少的电能，有助于延长便携式设备的电池续航时间。并且采用紧凑的表面贴装封装形式，占用空间小，便于集成到各种电路板上，有利于减小整个电流检测模块的体积。

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

管脚定义

板上设置及标识

eZ-PLM上新建物料和项目的截图

使用了 eZ-PLM 系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。

物料添加展示图

项目详情图

总结

本次基于 ACS712 的电流检测模块设计项目取得了圆满成功，不仅掌握了相关的技术和知识，还积累了宝贵的实践经验。相信在今后的实际应用中，该模块将会发挥重要作用，并为后续的项目开发提供有益的参考和借鉴。