Амперметр действующих значений переменного тока на 30А

В статье пойдет речь о схеме цифрового амперметра действующих (среднеквадратичных) значений переменного тока. На сайте уже была опубликована статья о таком устройстве «Амперметр переменного тока AD736 и ACS712», но там, в качестве индикатора использовалась стрелочная измерительная головка. В схеме этого амперметра информация о токе в цепи нагрузки выводится на жидкокристаллический индикатор. Схема нового амперметра показана на рисунке 1.

В качестве датчика тока использован все тот же модуль, что и в вышеупомянутой статье, с алиэкспресс на основе микросхемы ACS712. Конденсатор фильтра питающего напряжения этой микросхемы С2 находится на плате самого модуля.

В качестве преобразователя величины переменного тока в его действующее значение использована микросхема DA3 AD736JN.

Для питания микросхемы преобразователя DA3 требуется двухполярное питание. Для получения отрицательного напряжения питания DA3 в схему амперметра введена микросхема DA5–ICL7660, выполняющая функцию инвертирования напряжения питания +5В в отрицательное напряжение -5В.

Выходное отрицательное напряжение с выхода 5 DA5 поступает на вывод 4 питания микросхемы DA3 через П образный фильтр, Состоящий из резистора R5 и конденсаторов С3 и С11.

В качестве масштабирующего усилителя DA4 можно использовать всеми любимую дешевую и доступную микросхему LM358, но у нее возможно большое напряжение смещение на выходе. Могут возникнуть проблемы при регулировке схемы, в частности установке нулевых значений на индикаторе при отсутствии тока в измеряемой цепи. Лучший результат получается при использовании операционного усилителя микросхемы AD822, но она соответственно стоит подороже.

Максимальное напряжение смещения у этой микросхемы 800 мкВ, а дрейф напряжения смещения 2 мкВ /°C, входные токи смещения ниже 25 nA и низкий уровень шума. Коэффициент передачи масштабирующего усилителя корректируется подстроечным многооборотным резистором R10. Питается ОУ двухполярным напряжением ±5В. Вообще эти ОУ относятся к rail-to-rail и могут питаться однополярным напряжением, но при этом наблюдается нелинейность в показаниях амперметра при измерении небольших токов.

С выхода 1 DA4 напряжение сигнала подается на АЦП микроконтроллера DD1 PIC16F676. Вывод информации о величине тока нагрузки на жидкокристаллический индикатор, так же возложен на микроконтроллер. В качестве индикатора в схеме применен однострочный индикатор на основе HD44780 контроллера. Я не буду повторяться, подробнее о работе схемы измерения (DA1,DA3,DA4)данного устройства можно ознакомиться в статье «Амперметр переменного тока AD736 и ACS712».

Ток потребления схемы амперметра не превышает двадцати миллиампер, поэтому в качестве стабилизатора напряжения питания можно применить, в принципе, любой трехвыводной стабилизатор с выходным напряжением пять плюс вольт.
При разработке печатной платы, если будете повторять данную конструкцию, уделите внимание конденсаторам фильтра С8 и С12, они должны находиться, как можно ближе к выводам питания соответствующих микросхем.

Скачать проект