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Strommessung mit einem Allegro ACS758-Stromsensor und einem SSD1306-OLED-Display für Arduino

Strommessung mit einem Allegro ACS758-Stromsensor und einem SSD1306-OLED-Display für Arduino

Dieses Tutorial führt Sie durch den Prozess der Strommessung mit dem Allegro ACS758-Stromsensor und der Anzeige der Ergebnisse auf einem SSD1306-OLED-Display. Das Projekt beinhaltet das Auslesen des durch einen Stromkreis fließenden Stroms und die visuelle Darstellung dieser Daten auf dem OLED-Bildschirm, was eine einfache Überwachung ermöglicht. Sie lernen, wie Sie die Komponenten anschließen, den Code schreiben und verstehen, wie alles zusammenarbeitet.

SSD1306 OLED display

Wenn Sie den Code und seine Funktionsweise verstehen möchten, sehen Sie sich unbedingt das Video für ausführlichere Erklärungen an (im Video bei 02:45).

Hardware erklärt

Die Hauptkomponenten dieses Projekts sind der Allegro ACS758-Stromsensor und das SSD1306-OLED-Display. Der ACS758 ist ein Hall-Effekt-Stromsensor, der den durch einen Leiter fließenden Strom mit hoher Genauigkeit misst und eine Ausgangsspannung liefert, die proportional zu diesem Strom ist. Er kann Ströme bis zu 200A verarbeiten und arbeitet entweder mit 3.3V oder 5V.

Das SSD1306-OLED-Display ist ein kompaktes, stromsparendes Display, das über I2C kommuniziert. Es wird häufig in Arduino-Projekten verwendet, da es sich leicht integrieren lässt und Grafiken sowie Text klar darstellen kann. Zusammen bilden diese Komponenten ein leistungsstarkes Werkzeug zur Stromüberwachung in verschiedenen Anwendungen.

Datenblattdetails

HerstellerAllegro Microsystems
TeilenummerACS758ECB-200U
Logik-/I/O-Spannung3.3 V / 5 V
Versorgungsspannung5 V
Ausgangsstrom (pro Kanal)200 A
Spitzenstrom (pro Kanal)200 A
Hinweise zur PWM-FrequenzNicht zutreffend
Eingangslogik-Schwellenwerte0,3 V (niedrig), 2,7 V (hoch)
Spannungsabfall / RDS(on)/ Sättigung0.05 V
Thermische Grenzwerte-40 bis 125 °C
PaketSOIC-8
Notizen / VariantenBidirektionale und unidirektionale Modelle verfügbar

  • Stellen Sie die richtige Ausrichtung des ACS758-Sensors sicher, um genaue Messwerte zu erhalten.
  • Verwenden Sie einen Kühlkörper, wenn das Gerät nahe seinen maximalen Stromgrenzen betrieben wird, um Überhitzung zu vermeiden.
  • Entkoppeln Sie die Stromversorgung des Sensors, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten.
  • Überprüfen Sie die Kabelverbindungen, um schwebende Eingänge zu vermeiden, die zu fehlerhaften Messwerten führen können.
  • Kalibrieren Sie die Sensorausgabe, um genaue Strommessungen zu gewährleisten.

Verdrahtungsanleitung

Arduino wriing for Allegro ACS758 current sensor with OLED SSD1306 128x32 and 128x64
Arduino wriing for Allegro ACS758 current sensor with OLED SSD1306 128x32 and 128x64

Um den Allegro ACS758-Stromsensor und das SSD1306-OLED-Display zu verkabeln, beginnen Sie mit dem Anschluss der Stromversorgung. Verbinden Sie den VCC-Pin des ACS758 mit dem 5V-Ausgang Ihres Arduinos und den GND-Pin mit der Masse (GND) Ihres Arduinos. Der Ausgangssignal-Pin (Vout) des ACS758 sollte mit dem analogen Eingangspin A0 Ihres Arduinos verbunden werden.

Anschließend verbinden Sie beim SSD1306-OLED-Display den VCC-Pin mit dem 5V-Ausgang des Arduino und den GND-Pin mit Masse. Verbinden Sie den SDA-Pin des OLED mit dem SDA-Pin des Arduino (A4 bei den meisten Arduino-Boards) und den SCL-Pin des OLED mit dem SCL-Pin (A5 bei den meisten Arduino-Boards). Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen sicher sind, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

Codebeispiele und Schritt-für-Schritt-Anleitung

#define VIN A0 // define the Arduino pin A0 as voltage input (V in)
const float VCC = 5.0; // supply voltage 5V or 3.3V
const int model = 2; // enter the model (see below)

Im Code ist die VariableVINist dem analogen Pin A0 zugewiesen, der die Spannung vom ACS758-Sensor messen wird. DasVCCDie Variable legt die Versorgungsspannung fest, und diemodelDie Variable legt fest, welches ACS758-Modell verwendet wird, und beeinflusst die Empfindlichkeit sowie die Berechnung der Ausgangsspannung.

void loop() {
  float voltage_raw = (5.0 / 1023.0) * analogRead(VIN); // Read the voltage from sensor
  float current = voltage / FACTOR; // Calculate the current based on voltage
}

Innerhalb desloop()Funktion, der Code liest die Rohspannung vom Sensor mithilfe vonanalogRead(VIN)und wandelt es in einen Stromwert basierend auf der definierten Empfindlichkeit um. Dies ermöglicht die Echtzeitüberwachung des durch die Schaltung fließenden Stroms.

if(abs(voltage) > cutOff) {
    display.clearDisplay();
    robojaxText("Current:", 0, 22, 2, false);
}

Diese Bedingung überprüft, ob der Betrag der Spannung größer ist als dercutOfflimit. Wenn true, löscht es die Anzeige und aktualisiert die OLED-Anzeige mit dem aktuellen Messwert. Dadurch wird sichergestellt, dass nur signifikante Stromwerte angezeigt werden, wodurch eine Überfrachtung der Anzeige verhindert wird.

Demonstration / Was Sie erwartet

Wenn Sie das Programm starten, zeigt das OLED-Display den aktuell gemessenen Strom in Echtzeit an. Fließt kein Strom, zeigt das Display "Kein Strom." an. Stellen Sie sicher, dass die Anschlüsse korrekt sind, um Probleme wie eine Verpolung zu vermeiden, die zu ungenauen Messwerten führen kann (im Video bei 05:30).

Bilder

SSD1306 OLED displaying text
SSD1306 OLED displaying text
SSD1306 OLED display
SSD1306 OLED display
ACS758-sensor-6-pins
ACS758-sensor-6-pins
ACS758-sensor-0
ACS758-sensor-0
ACS758-sensor-1
ACS758-sensor-1
ACS758-sensor-4
ACS758-sensor-4
Arduino wriing for Allegro ACS758 current sensor with OLED SSD1306 128x32 and 128x64
Arduino wriing for Allegro ACS758 current sensor with OLED SSD1306 128x32 and 128x64
110-Allegro ACS758 current sensor with SSD1306 OLED display for Arduino
Sprache: C++
/*
 * Arduino Sketch for Allegro ACS758 Current Sensor with SSD1306 OLED Display 
 * can be used with 128x64 or 128x32 OLED displays with SSD1306 chip
 * this sensor can measure current at a range of up to 200A
 * It operates with 3.3V or 5V
 * This video requires you to watch the following 2 videos before using this code:
 * 1- ACS758 Sensor https://www.youtube.com/watch?v=SiHfjzcqnU4
 * 2- SSD1306 OLED Display https://www.youtube.com/watch?v=UmYiHTOz-5k
 * 
 * View the video instructions for this code at https://youtu.be/aHg9UrK9s9c
 
 * Written by Ahmad Shamshiri for Robojax Video channel www.Robojax.com
 * Date: June 24, 2018, at 21:44 in Ajax, Ontario, Canada
 * Permission granted to share this code given that this
 * note is kept with the code.
 * Disclaimer: This code is "AS IS" and for educational purposes only.
 * This code has been downloaded from https://robojax.com
 * 
 */



#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#define NUMFLAKES 10
#define XPOS 0
#define YPOS 1
#define DELTAY 2


#define LOGO16_GLCD_HEIGHT 64 
#define LOGO16_GLCD_WIDTH  128 
static const unsigned char PROGMEM logo16_glcd_bmp[] =
{ B00000000, B11000000,
  B00000001, B11000000,
  B00000001, B11000000,
  B00000011, B11100000,
  B11110011, B11100000,
  B11111110, B11111000,
  B01111110, B11111111,
  B00110011, B10011111,
  B00011111, B11111100,
  B00001101, B01110000,
  B00011011, B10100000,
  B00111111, B11100000,
  B00111111, B11110000,
  B01111100, B11110000,
  B01110000, B01110000,
  B00000000, B00110000 };

#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64)
#error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!");
#endif


///*** ACS758 settings starts
#define VIN A0 // define the Arduino pin A0 as voltage input (V in)
const float VCC   = 5.0;// supply voltage 5V or 3.3V. If using PCB, set to 5V only.
const int model = 2;   // enter the model (see below)

float cutOffLimit = 1.00;// reading cutt off current. 1.00 is 1 Amper

/*
          "ACS758LCB-050B",// for model use 0
          "ACS758LCB-050U",// for model use 1
          "ACS758LCB-100B",// for model use 2
          "ACS758LCB-100U",// for model use 3
          "ACS758KCB-150B",// for model use 4
          "ACS758KCB-150U",// for model use 5
          "ACS758ECB-200B",// for model use 6
          "ACS758ECB-200U"// for model use  7   
sensitivity array is holding the sensitivity of the ACS758
current sensors. Do not change.          
*/
float sensitivity[] ={
          40.0,// for ACS758LCB-050B
          60.0,// for ACS758LCB-050U
          20.0,// for ACS758LCB-100B
          40.0,// for ACS758LCB-100U
          13.3,// for ACS758KCB-150B
          16.7,// for ACS758KCB-150U
          10.0,// for ACS758ECB-200B
          20.0,// for ACS758ECB-200U     
         }; 

/*         
 *   Quiescent output voltage is a factor of VCC that appears at the output       
 *   when the current is zero. 
 *   For bidirectional sensors it is 0.5 x VCC
 *   For unidirectional sensors it is 0.12 x VCC
 *   For model ACS758LCB-050B, the B at the end represents Bidirectional (polarity doesn't matter)
 *   For model ACS758LCB-100U, the U at the end represents Unidirectional (polarity must match)
 *    Do not change.
 */
float quiescent_Output_voltage [] ={
          0.5,// for ACS758LCB-050B
          0.12,// for ACS758LCB-050U
          0.5,// for ACS758LCB-100B
          0.12,// for ACS758LCB-100U
          0.5,// for ACS758KCB-150B
          0.12,// for ACS758KCB-150U
          0.5,// for ACS758ECB-200B
          0.12,// for ACS758ECB-200U            
          };
const float FACTOR = sensitivity[model]/1000;// set sensitivity for selected model
const float QOV =   quiescent_Output_voltage [model] * VCC;// set quiescent Output voltage for selected model
float voltage;// internal variable for voltage
float cutOff = FACTOR/cutOffLimit;// convert current cut off to mV


//**** ACS758 settings ends
void setup()   {                
  Serial.begin(9600);

  // by default, we'll generate the high voltage from the 3.3v line internally! (neat!)
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  // initialize with the I2C addr 0x3D (for the 128x64)
  // init done

}


void loop() {
   //Robojax.com ACS758 Current Sensor values start
  float voltage_raw =   (5.0 / 1023.0)* analogRead(VIN);// Read the voltage from sensor
  voltage =  voltage_raw - QOV + 0.003 ;// 0.007 is a value to make voltage zero when there is no current
  float current = voltage / FACTOR;
if(abs(voltage) > cutOff ){
    Serial.print("V: ");
    Serial.print(voltage,3);// print voltage with 3 decimal places
    Serial.print("V, I: ");
    Serial.print(current,2); // print the current with 2 decimal places
    Serial.println("A");
 display.clearDisplay();
  robojaxText("V:", 0, 0, 2, false);
  String voltageS  = String(voltage);// get voltage and convert it to string for display
  robojaxText(voltageS +"V", 20, 0, 2, false);  
  robojaxText("Current:", 0, 22, 2, false);
  String currentS  = String(current);// get current and convert it to string for display
  robojaxText(currentS +"A", 0, 40, 3, false);  
  display.display();    
  }else{
    Serial.println("No Current");
   display.clearDisplay();
  robojaxText("No Current", 0, 0, 2, false); 
    display.display();    
  }  
 
   //Robojax.com ACS758 Current Sensor values end
  
    

   delay(500);
}

/*
 * robojaxText(String text, int x, int y,int size, boolean d)
 * text is the text string to be printed
 * x is the integer x position of the text
 * y is the integer y position of the text
 * size is the text size, 1, 2, 3 etc
 * d is either true or false.  Use true to display immediately.
 */
void robojaxText(String text, int x, int y,int size, boolean d) {

  display.setTextSize(size);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(x,y);
  display.println(text);
  if(d){
    display.display();
  }
  
  delay(100);
}

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