任务介绍
本次任务为第三期任务二,旨在设计一款电流检测模块。模块需要电流接口,电流传感器,支持外部MCU内置的ADC实现电流信号数字化采集。核心需求在于选择一款电流传感器,搭配必要的模拟信号处理电路,能够由基于RP2040的MCU核心板自带的ADC进行采集,要求感知电流的最大值为5A,其物理尺寸将直接影响最终板卡尺寸(目标≤60mmx40mm)。
模块介绍
本次设计的电流检测模块基于ACS712电流传感器为核心构建的电流检测模块,ACS712是一种低噪声、使用方便、性价比高的线性电流传感器,主要应用于电机控制、载荷检测和管理、开关式电源和过电流故障保护等,特别是那些要求电气绝缘却未使用光电绝缘器或其它昂贵绝缘技术的应用中。ACS712内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路,能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压,具有响应时间快(对应步进输入电流,输出上升时间为5μs),50kHz带宽,总输出误差最大为4%,高输出灵敏度(66mV/A~185mV/A),绝缘电压高等特点。ACS712主要由靠近芯片表面的铜电流通路和精确的低偏置线性霍尔传感器电路等组成。流经铜电流通路的电流所产生的磁场,能够被片内的霍尔IC感应并将其转化为成比例的电压。通过将磁性信号尽量靠近霍尔传感器来实现器件精确度的最优化。同时,被测电流流经的通路(引脚1和2,3和4之间的电路)的内电阻通常是1.2mΩ,具有较低的功耗。被测电流通路与传感器引脚(引脚5~8)的绝缘电压>2.1kVRMS,几乎是绝缘的。
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
PCB
3D效果图
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | 电流检测模块 |
核心芯片 | ACS712 |
板卡尺寸 | 20mm x 15mm |
供电电压 | 3.3V-5V |
输出信号 | 模拟信号 |
管脚定义
管脚属性 | 管脚名 | 管脚编号 |
I/O | OUT | 1 |
P | VCC | 2 |
P | GND | 3 |
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
心得体会
经典的ACS712,有很多类似的传感器模块,也可以说明这个芯片的应用还是相当广泛的,本次选取了经典结构和定位方式进行,采集接口选用的是最常见的2.54mm插针,尽可能的让快速验证方便!