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Allegro ACS758 Stromsensor mit LCD und Überstromschutz für Arduino

In diesem Tutorial lernen wir, wie man den Allegro ACS758 Stromsensor zusammen mit einem LCD verwendet, um Strommesswerte anzuzeigen und einen Überstromschutz zu implementieren. Diese Konfiguration ermöglicht es uns, den Strom zu überwachen und die Last automatisch zu trennen, wenn er einen vordefinierten Grenzwert überschreitet. Das Projekt kombiniert sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten, um ein funktionsfähiges Stromüberwachungssystem zu erstellen.

Wenn Sie dieser Anleitung folgen, können Sie die Komponenten korrekt anschließen und die Programmierlogik hinter dem Code verstehen. Für eine anschaulichere Erklärung sollten Sie sich unbedingt das zugehörige Video ansehen (im Video bei 00:00).

Hardware erklärt

Zu den Schlüsselelementen dieses Projekts gehören der Allegro ACS758-Stromsensor, ein LCD1602-Display mit I2C-Schnittstelle und ein Arduino-Board. Der ACS758-Sensor misst den durch ihn fließenden Strom und liefert eine Spannung, die zum Strom proportional ist. Das LCD1602 zeigt die Stromwerte und Statusmeldungen an, während das Arduino die Daten verarbeitet und das Relais zum Überstromschutz steuert.

Der ACS758-Sensor arbeitet nach einem Prinzip namens Hall-Effekt-Sensorik, das es ihm ermöglicht, Strom ohne direkten elektrischen Kontakt zu messen. Die Ausgangsspannung ändert sich je nach der durchfließenden Stromstärke und bietet so eine sichere und effiziente Möglichkeit, elektrische Lasten zu überwachen.

Datenblattdetails

• Stellen Sie bei Betrieb nahe den maximalen Grenzwerten eine ausreichende Wärmeableitung sicher.
• Verwenden Sie Entkopplungskondensatoren, um die Versorgungsspannung zu stabilisieren.
• Stellen Sie sicher, dass das verwendete Relais den maximalen Laststrom aushält.
• Achten Sie beim Verdrahten darauf, Kurzschlüsse zu vermeiden.
• Häufige Fallstricke sind offene Eingänge; stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen fest sitzen.
• Überwachen Sie den Sensor bei längerer Nutzung auf Überhitzung.

Benötigte Komponenten

• ACS758-Stromsensor
• 12V 100A Relais
• LCD1602 mit I2C (4 Drähte)
• 2N2222- oder 2N3904-Transistor
• 1 kΩ 1/4 W oder ein beliebiger Leistungswiderstand
• Stromversorgung für Relais
• Stromversorgung für Ihre Last
• Steckbrett
• Jumperkabel

Verdrahtungsanleitung

Um den Allegro ACS758-Stromsensor und das LCD1602-Display zu verkabeln, beginnen Sie damit, den ACS758-Sensor anzuschließen. Verbinden Sie denVCCPin des Sensors an den 5V‑Pin am Arduino. DerGNDDer Pin sollte mit einem GND-Pin auf dem Arduino verbunden sein. DerS(Signal-)Pin des Sensors sollte mit dem analogen Eingangspin verbunden werden.A0auf dem Arduino.

Als Nächstes verbinden Sie für das LCD1602 dieVCCPin an den 5V-Pin des Arduino und denGNDam Boden festnageln. DerSDADer Pin des LCD sollte an den ... angeschlossen werdenA4Pin (SDA) am Arduino, während derSCLDer Pin sollte an dasA5Pin (SCL) am Arduino. Schließen Sie schließlich ein Relaismodul an den digitalen Pin an.2zur Steuerung der Last anhand der Strommesswerte.

Code-Beispiele und Schritt-für-Schritt-Anleitung

Im Arduino-Code beginnen wir damit, wichtige Bezeichner wieVIN, der den analogen Eingangspin darstellt, der mit dem ACS758-Sensor verbunden ist. DerrelayPinist für die Relaissteuerung eingestellt, währendmaxCurrentdefiniert die Schwelle für den Überstromschutz.

#define VIN A0 // define the Arduino pin A0 as voltage input (V in)
const int relayPin = 2; // set a digital pin for relay
const float maxCurrent = 15.00; // set maximum Current

Thesetup()Die Funktion initialisiert das LCD und richtet den Relais-Pin als Ausgang ein. Sie gibt außerdem eine Begrüßungsnachricht auf dem LCD aus, die den Benutzer über den aktuell verwendeten Stromsensor informiert.

void setup() {
    pinMode(relayPin, OUTPUT); // set relayPin as output
    Serial.begin(9600); // initialize serial monitor
    lcd.begin(); // initialize the LCD
    lcd.backlight(); // Turn on the blacklight
    lcd.print("Robojax");
}

In demloop()In dieser Funktion lesen wir kontinuierlich die Spannung vom Sensor und berechnen den Strom. Wenn der Strom den maximalen Grenzwert überschreitet, wird das Relais aktiviert, um die Last zu trennen. Diese Logik sorgt dafür, dass sich das System vor Überstrombedingungen schützt.

void loop() {
  float voltage_raw = (5.0 / 1023.0) * analogRead(VIN); // Read the voltage from sensor
  float current = voltage / FACTOR; // Calculate current
  if (current >= minCurrent) {
    if (current <= maxCurrent) {
      digitalWrite(relayPin, LOW); // turn the relay OFF to allow current
    } else {
      digitalWrite(relayPin, HIGH); // turn the relay ON to disconnect current
    }
  }
}

Demonstration / Was Sie erwartet

Sobald alles verkabelt ist und der Code hochgeladen wurde, zeigt das LCD die aktuellen Messwerte an. Wenn der Strom den definiertenmaxCurrent, wird das Relais anziehen und die Last trennen. Sie können dies testen, indem Sie den Laststrom schrittweise erhöhen und die Änderungen auf dem LCD sowie im seriellen Monitor beobachten. Achten Sie darauf, verpolte Anschlüsse zu vermeiden, da dies die Bauteile beschädigen kann (im Video bei 10:15).

Bilder

LCD1602-I2C display module with 4 wires

ACS758-sensor-0

ACS758-sensor-1

ACS758-sensor-3

ACS758-sensor-4

Arduino wiring for ACS758 current sensor with LCD and protection relay

LCD1602-I2C display module with 4 wires

ACS758-sensor-0

ACS758-sensor-1

ACS758-sensor-3

ACS758-sensor-4

Arduino wiring for ACS758 current sensor with LCD and protection relay