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標(biāo)題: 求助大神們，關(guān)于工業(yè)用的電流霍爾傳感器連接單片機(jī)ADC [打印本頁(yè)]

作者: 27376054 時(shí)間: 2024-8-5 13:48
標(biāo)題: 求助大神們，關(guān)于工業(yè)用的電流霍爾傳感器連接單片機(jī)ADC
如題：是這樣的大神們，我用啦一款工業(yè)電流霍爾傳感器，按照廠家電話里說(shuō)如果想測(cè)量輸出5V就再負(fù)載端并聯(lián)一個(gè)50歐姆電阻，因?yàn)槲业膯纹瑱C(jī)是5V電壓，所以我接啦個(gè)50歐姆電阻這樣會(huì)不會(huì)出問(wèn)題，我怕出問(wèn)題再ADC口有并聯(lián)一個(gè)6V的雙向TVS，這樣可以否，我第一步經(jīng)過(guò)運(yùn)放組成電壓跟隨器，然后去的單片機(jī)ADC, 這樣是不是有點(diǎn)多余？是不是直接上ADC口就行？還有這個(gè)電路是不是設(shè)計(jì)的有問(wèn)題，請(qǐng)求大神們指導(dǎo)指導(dǎo)！跪謝！

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這款霍爾傳感器，可測(cè)交流也可測(cè)直流，我只用直流側(cè)測(cè)直流

51hei截圖_20240805134600.png (372.61 KB, 下載次數(shù): 8)

官方參數(shù)

51hei截圖_20240805134632.png (260.82 KB, 下載次數(shù): 9)

我用的單片機(jī)

51hei截圖_20240805134648.png (240.36 KB, 下載次數(shù): 9)

我經(jīng)過(guò)運(yùn)放一級(jí)跟隨器然后去單片機(jī)

作者: 飛云居士 時(shí)間: 2024-8-6 22:56
將工業(yè)用電流霍爾傳感器連接到單片機(jī)的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）通常需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：

### 確定傳感器輸出類型
1. **傳感器輸出類型**：霍爾傳感器的輸出可以是模擬電壓、數(shù)字電壓、或者電流信號(hào)。大多數(shù)工業(yè)用霍爾電流傳感器輸出為模擬電壓信號(hào)，范圍通常從0V到一些最大值，例如5V或10V。在進(jìn)一步連接之前，請(qǐng)確認(rèn)傳感器的具體輸出類型和范圍。

### 硬件連接
2. **電源供應(yīng)**：給霍爾傳感器提供所需的電源電壓（比如5V或者12V），確保其正常工作。
3. **信號(hào)引腳連接**：將傳感器的輸出引腳連接到單片機(jī)的ADC輸入引腳上。如果傳感器輸出范圍超過(guò)ADC的參考電壓范圍（通常是0V到Vref，如0-3.3V或0-5V），需進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。
4. **共地**：確�；魻杺鞲衅骱蛦纹瑱C(jī)共用同一個(gè)接地（GND）。

### 信號(hào)調(diào)理
5. **電平轉(zhuǎn)換（若必要）**：如果傳感器的輸出電壓范圍超過(guò)單片機(jī)ADC的輸入范圍，可以使用電阻分壓器或運(yùn)算放大器電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
- 電阻分壓器：通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)碾娮璞葘⒏唠妷悍謮旱竭m當(dāng)范圍。
- 運(yùn)算放大器：可以設(shè)計(jì)成帶增益或衰減的電路，調(diào)節(jié)輸出到合理范圍。
- 注意：電阻分壓器簡(jiǎn)單但是可能影響信號(hào)準(zhǔn)確性，運(yùn)算放大器復(fù)雜些但精度更高。

6. **濾波**：為了消除傳感器信號(hào)中的噪聲，可以在連接線路中添加低通濾波器（通常是電容器并聯(lián)），這有助于提高ADC讀取的信號(hào)質(zhì)量。

### 軟件編程
7. **硬件初始化**：在單片機(jī)程序中初始化ADC模塊，設(shè)置采樣頻率、參考電壓、輸入通道等參數(shù)。

8. **數(shù)據(jù)讀取和處理**：
- 定時(shí)或事件驅(qū)動(dòng)讀取ADC值，將采樣的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電流值。
- 進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)濾波和校準(zhǔn)。
- 根據(jù)霍爾傳感器的規(guī)格，將ADC讀數(shù)映射到相應(yīng)的電流值。例如，如果傳感器的輸出是線性的，可以根據(jù)公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：
   \[
   \text{電流值} = \left(\frac{\text{ADC讀值}}{\text{ADC最大值}}\right) \times \text{傳感器最大電流}
   \]

### 實(shí)例
下面是一個(gè)示例，假設(shè)您在使用STM32系列單片機(jī)，并且使用5V供電的霍爾傳感器，其輸出電壓范圍為0-5V，對(duì)應(yīng)的電流測(cè)量范圍為0-50A。

#### 連接示意圖：
- 傳感器供電：+5V
- GND：公共接地
- 輸出信號(hào)：連接到ADC輸入引腳（假設(shè)為PA0）

#### 硬件初始化和數(shù)據(jù)讀取示例代碼（使用HAL庫(kù)）：
```c
#include "stm32f4xx_hal.h"

ADC_HandleTypeDef hadc1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);

int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_ADC1_Init();

HAL_ADC_Start(&hadc1);

while (1)
{
      HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);
      uint32_t adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

      // 假設(shè)ADC分辨率為12位
      float adcVoltage = (adcValue / 4095.0) * 5.0;

      // 根據(jù)傳感器規(guī)格，從電壓映射到電流
      float current = (adcVoltage / 5.0) * 50.0;

      HAL_Delay(100); // 100ms 延時(shí)
}
}

// ADC 初始化代碼
static void MX_ADC1_Init(void)
{
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

hadc1.Instance = ADC1;
hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
{
      // 初始化錯(cuò)誤處理
      Error_Handler();
}

sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
sConfig.Rank = 1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
{
      // 配置通道錯(cuò)誤處理
      Error_Handler();
}
}

// 系統(tǒng)時(shí)鐘配置和GPIO初始化函數(shù)
void SystemClock_Config(void) { /* ... */ }
static void MX_GPIO_Init(void) { /* ... */ }
void Error_Handler(void) { /* ... */ }
```

這個(gè)示例代碼是個(gè)基礎(chǔ)框架，需要根據(jù)特定的傳感器和硬件平臺(tái)進(jìn)行調(diào)整。在執(zhí)行這些操作時(shí)，請(qǐng)參考具體設(shè)備和單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊(cè)和應(yīng)用指南。

要判斷該信號(hào)調(diào)理電路是否合理，我們需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：電源連接、信號(hào)放大與濾波、電路連接的完整性和匹配問(wèn)題。讓我們逐步來(lái)分析這個(gè)電路。

1. **電源連接**：
- U4??（集成電路）通過(guò)引腳4連接到5V電源，這是合適的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)邏輯電路和運(yùn)算放大器都需要正電壓電源。
- U4的引腳11連接到GND，這是必要的以提供參考電壓。
- 電路左下角通過(guò)電容C9與地相連，有利于電源的濾波，平滑掉高頻噪聲。

2. **信號(hào)放大與調(diào)整**：
- LM324 是一個(gè)四運(yùn)放芯片，通常用于信號(hào)放大和緩沖。
- R16、R17、R19等電阻組成了放大電路的反饋網(wǎng)絡(luò)，用于設(shè)定增益：
      - 對(duì)U4的INA+ 和INA-，通過(guò)電阻R10穩(wěn)定。
      - 對(duì)于INB+ 和INB-，采用電阻R16（49KOhm）和R17、R19的值（1KOhm）形成增益網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該確認(rèn)所配的電阻值是否符合所需的增益和電壓范圍。
- U4的OUTA 和 OUTD 連接到ADC通道（ADC11，ADC10），設(shè)計(jì)合理，如果各個(gè)電阻匹配。

3. **濾波**：
- R8、R13等電阻位于接近ADC輸入端，可形成一個(gè)簡(jiǎn)易R(shí)C濾波，并理想情況下用于抗干擾脈沖，適當(dāng)選擇電容器可增加抗干擾能力。

4. **通訊和引腳配置**：
- U4引腳連接合理，但需要確認(rèn)在放大器工作時(shí)信號(hào)不會(huì)過(guò)飽和或失真。
- 所有使用地的電路部分確認(rèn)采用相同公共接地來(lái)防止引入噪聲或形成地回路。

這里有一些建議：

1. **檢查增益和穩(wěn)定性**：
- 確認(rèn)運(yùn)放 (LM324) 增益合理，放大器反饋電阻值的選擇是否合適，通過(guò)實(shí)際電路測(cè)量調(diào)整。
2. **校準(zhǔn)與調(diào)試**：
- 進(jìn)行實(shí)際硬件的校準(zhǔn)，特別是電流傳感器輸出范圍，是否與實(shí)際測(cè)量電流范圍相匹配。
3. **濾波電容**：
- 可在ADC輸入附近增加一些小容量電容 (10n ~ 100nF)，提升抗干擾。

總之，電路總體設(shè)計(jì)是合理的，但組件選擇和細(xì)節(jié)確定需要進(jìn)一步實(shí)際硬件調(diào)試以確保性能滿足需求。

作者: 巨人卡奧 時(shí)間: 2024-8-7 10:09
問(wèn)清楚規(guī)格，如果是線性型霍爾傳感器，內(nèi)部集成霍爾元件、恒流源、線性差動(dòng)放大器組成，使用時(shí)可以直接得到電壓輸出信號(hào)。

作者: hezezeze 時(shí)間: 2024-8-7 17:20
您的設(shè)計(jì)考慮了多個(gè)因素，包括輸出匹配、保護(hù)以及與單片機(jī)接口兼容性，這都是進(jìn)行電流測(cè)量時(shí)需要考慮的要點(diǎn)。讓我們逐步分析您的設(shè)計(jì)步驟： ### 1. **輸出電壓調(diào)整** 按照廠家的建議，在負(fù)載端并聯(lián)一個(gè)50歐姆電阻以獲得5V輸出電壓，這種方法通常用于調(diào)整霍爾傳感器的輸出阻抗匹配或電流范圍。這種做法在理論上是可行的，但要確保您的單片機(jī)輸入端能夠承受這個(gè)額外的電壓。如果單片機(jī)的ADC輸入電壓范圍是0V至5V，且輸入阻抗足夠高，那么并聯(lián)50歐姆電阻應(yīng)該不會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。但是，請(qǐng)注意，實(shí)際操作中可能需要考慮電源的供電能力以及單片機(jī)是否支持這個(gè)電壓范圍內(nèi)的信號(hào)。 ### 2. **保護(hù)電路** 并聯(lián)6V的雙向TVS（瞬態(tài)電壓抑制二極管）作為保護(hù)措施，是一個(gè)明智的決策。這可以保護(hù)您的電路免受過(guò)電壓、電磁脈沖等瞬態(tài)事件的影響。確保TVS二極管的額定電壓高于您系統(tǒng)中最可能遇到的電壓峰值，并且其擊穿電壓范圍覆蓋了您的正常工作電壓范圍。 ### 3. **電壓跟隨器** 使用運(yùn)放作為電壓跟隨器，將霍爾傳感器的輸出電壓信號(hào)送到單片機(jī)的ADC輸入端，是不必要的。電壓跟隨器通常用于信號(hào)緩沖，減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的阻抗變化，但它不會(huì)改變信號(hào)的幅度或電壓。對(duì)于單片機(jī)的ADC而言，直接連接霍爾傳感器的輸出端到ADC應(yīng)該足夠。不過(guò)，確�；魻杺鞲衅鞯妮敵鲂盘�(hào)符合單片機(jī)ADC的輸入規(guī)格是關(guān)鍵。 ### 總結(jié)與建議： - **并聯(lián)電阻與電壓范圍**：確保單片機(jī)的ADC輸入能承受并聯(lián)電阻產(chǎn)生的5V電壓，并且單片機(jī)的供電電壓能夠支持這個(gè)信號(hào)強(qiáng)度。 - **保護(hù)電路**：TVS二極管是一個(gè)很好的保護(hù)措施，確保在遇到瞬態(tài)電壓變化時(shí)可以保護(hù)電路。 - **電壓跟隨器**：如果您的目的僅是簡(jiǎn)單地將信號(hào)從一個(gè)引腳傳送到另一個(gè)引腳，使用運(yùn)放作為電壓跟隨器可能是多余的。直接連接輸出到ADC可能就足夠了，除非有額外的信號(hào)處理需求。綜上所述，您的設(shè)計(jì)在考慮了輸出匹配、保護(hù)以及與單片機(jī)接口兼容性方面已經(jīng)相當(dāng)周全。關(guān)鍵在于確保所有組件之間的兼容性和兼容性，以及滿足單片機(jī)的輸入要求。如果有任何不確定或擔(dān)憂，建議再次參考傳感器手冊(cè)或單片機(jī)的用戶指南，確保所有設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)都符合制造商的推薦或規(guī)范。

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