Датчик тока ACS712: подключение к Arduino и измерение тока

Как устроен ACS712: ток в провод, поле в чип, напряжение в пин

Внутри модуля — медная перемычка, через которую течёт измеряемый ток, и чип на эффекте Холла рядом с ней. Ток создаёт магнитное поле, чип меряет его и выдаёт напряжение: 0 А — ровно половина питания (2,5 В), плюс ток — напряжение растёт, минус — падает. Измеряемая цепь с Arduino не соединяется электрически: развязка 2,1 кВ, поэтому перепутать клеммы не страшно — показания просто сменят знак. Следствие для практики: выход цепляется на A0-A5 и читается analogRead — никаких библиотек, голая математика.

Версии 5A, 20A, 30A: что купить под свою задачу

Модули различаются диапазоном и чувствительностью — мВ на ампер. Чем меньше диапазон, тем выше чувствительность: версия 5A видит вибромоторчик, версия 30A его не заметит на фоне шума. Один шаг analogRead на Uno — это 5 В / 1023 ≈ 4,89 мВ, делим на чувствительность — получаем разрешение в амперах.

Практический ориентир: для слаботочной макетки берите 5A. Проекты до 1 А на 30-й версии — рулетка с делениями в сантиметр. Нужно разрешить десятки миллиампер — ставьте внешний 16-битный АЦП ADS1115.

Подключение: датчик в разрыв плюсовой линии

• Клеммы IP+ и IP− стоят в разрыв плюсового провода нагрузки: от «+» питания в IP+, из IP− дальше к мотору.
• VCC модуля — на 5 В Arduino, GND — на землю, земли общие.
• Аналоговый выход — на A0; читается обычным analogRead.
• Направление тока задаёт знак: от IP+ к IP− — значения выше 512, наоборот — ниже.

Питание строго 5 В: выход привязан к половине питания, при 3,3 В середина шкалы уедет. Для первого опыта возьмите нагрузку, которую не жалко: вибромоторчик на транзисторе — его ток как раз в зоне чувствительности 5A-версии.

Формула: из сырого analogRead в амперы

Считается в два шага: сырые единицы АЦП переводим в вольты, вольты — в амперы делением на чувствительность. Для 5A-версии на Uno: I = (raw − 512) × 4,89 мВ / 185 мВ/А. Сырое 512 — это 0 А, сырое 700 — примерно +5 А. В симуляторе шкала упрощена: весь диапазон АЦП растянут на ±5 А, ампер двигает показание на ~102 единицы (raw = 512 + I × 102,4), а не на 38, как у реального чипа. Логика «сместить от середины 512» та же — код переносится без правок, меняется только множитель.

const byte PIN_ACS = A0;
const float SENS = 0.185;   // В/А: 0.185 — 5A, 0.100 — 20A, 0.066 — 30A
const float VCC  = 5.0;
float zero = 512.0;         // середину откалибруем в setup()
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  // Калибровка нуля: нагрузка ВЫКЛЮЧЕНА — что видит АЦП, то и 0 А
  long sum = 0;
  for (byte i = 0; i < 200; i++) { sum += analogRead(PIN_ACS); delay(2); }
  zero = sum / 200.0;
}
 
void loop() {
  long sum = 0;
  for (byte i = 0; i < 100; i++) { sum += analogRead(PIN_ACS); delay(2); }
  float raw   = sum / 100.0;
  float volts = (raw - zero) * VCC / 1023.0;
  float amps  = volts / SENS;
  Serial.print("raw=");   Serial.print(raw, 1);
  Serial.print("  I=");   Serial.print(amps, 3);
  Serial.println(" A");
  delay(500);
}

Калибровка нуля в setup() — не украшение: у реальных модулей середина уплывает на 5-10 единиц от питания и температуры, и без неё «выключенный» проект покажет 0,1-0,2 А. Усреднение по 100 точкам убирает дрожь последней цифры. Поверить датчик руками можно мультиметром — лендинг про мультиметр для Arduino.

Соберите стенд без железа: откройте симулятор — в палитре «Макетка» лежит «Датчик тока ACS712»: ползунок −5…+5 А, а analogRead видит то же, что плата. Дальше: датчик уровня воды — в паре это контроль тока помпы, и урок про ток в проекте.

Частые вопросы