大電流を検出する方法


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車両の窓ガラスの昇降に使用するDCモーターを動かすプロジェクトに取り組んでいます。

走行中、モーターには約1.5Aの電流が流れます。ただし、ウィンドウがスライダーの端に達し、モーターがガラスを上下できない場合、ボタンを離すまで15Aまで描画を開始します。

AVRマイクロコントローラーを使用してこのモーターを制御したいのですが、窓がバリアに達したときにモーターを停止したいと思います。これまでに3つの解決策を考え出すことができました。

  1. ウィンドウがバリアに到達したときにトリガーしてマイクロコントローラーに通知するスイッチを使用します。これは、ウィンドウごとに2つのスイッチを設置し、マイクロコントローラーへのケーブルを追加することを意味するため、これを避けたいと思います。
  2. 特定の時間が経過するとモーターがオフになるタイマー機能を使用します。電圧が変動し、モーターが通常より速くまたは遅く回転する可能性があるため、これは適用されません。また、タイマーを開始したときにウィンドウが不明な位置にある可能性があります(途中で、途中まで...)。
  3. ある種の高電流検出器を使用し、それをマイクロコントローラーの入力にルーティングして、電流しきい値に達したときにプログラムに警告します(たとえば5A)。入力のこの高い電流を処理できるトランジスタ、リレー、または同様のデバイスのようなもの。

私は電子機器に関してはほとんど初心者なので、この高電流(モーターが約12Vで実行されている)を検出し、この信号をマイクロコントローラー(5Vで実行されている)に提供する方法があるかどうか考えていました。

私はどんな助けにも感謝します。ありがとう!


回答:


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これはかなり簡単なはずです。単純な抵抗を使用して、1.5Aと15Aの差を検出できます。0.3オームの値は、1.5Aで0.45v、15Aで4.5vになります。

ここに画像の説明を入力してください

マイクロコントローラのデジタル入力ピンは、1.5Aで0、15Aで1を読み取ります。

これをマイクロコントローラの入力ピンに直接配線することもできますが、少しのフィルタリングと保護を追加するのがおそらく最善です。

RFとC1は、電圧をより安定させるローパスフィルターを提供します。

D1は、電流が15Aを大幅に超える場合に過電圧保護を提供します。


15Aでストールする12Vモーターの電機子抵抗は0.8Ωであるため、R1に約3.3Vがあり、約36Wを消費します。
MikeJ-UK 2012

@ MikeJ-UK-どのくらいの期間?MCUは、1〜2ミリ秒以内にモーターをオフにします。標準的な電力損失はわずか0.675Wです。
Rocketmagnet

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確かに、OPがデバッガーで不便なブレークポイントを設定しない限り、そうだと思います!
MikeJ-UK 2012

@ MikeJ-UK-ハハ!はい。以前にブレークポイントのためにモーターを焼き尽くしました。しかし、その問題は、電流を感知するために使用されるものと同じです。ストール中のモーター損失は180Wであることを忘れないでください!
Rocketmagnet

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Allegroには、ホール効果センサーに基づく電流センサーICがいくつかあります。ACS712は、 50 Aに電流を検出することができます

ここに画像の説明を入力してください

ACS712ELCTR-20A-Tの感度は100 mV / Aであるため、マイクロコントローラーのADCを使用して、500 mV(5 A)のしきい値に達したことを検出できます。または、コンパレーターを使用してマイクロコントローラーに割り込みます。多くのAVRにはコンパレータが内蔵されており、割り込みが排他的に割り当てられています。

ACS712は、唯一の電流センス路抵抗有する1.2mΩのをそれほども15 Aでそれだけで消費する、270ミリワット、それが永久に維持することができます。これが、Rocketmagnetの回答のように、従来の電流検出抵抗よりも優れている点です。そこで、15 Aで高レベルを得るには、比較的高い抵抗が必要です。マイクは、モーターが失速するとRocketmagnetのセンス抵抗が36 Wを消費するので、タイミングが重要です(モーターの131 Wの消費を無視するため)。それでもセンス抵抗は5Wタイプを推奨します。


タイミングはソリューションに関係なく重要です。誰もが抵抗器の36Wの消費に焦点を合わせていますが、モーターの180Wの消費については完全に忘れています!そのモーターはかなり早く燃え尽きそうです。
Rocketmagnet

@ロケット-私モーターについて言及しましたが、私のものは131 Wで十分です。あなたは正しいですが、速く反応するべきですが、少なくともAllegroセンサーは問題になりません。ほとんどの抵抗器は一瞬でも10倍を超える公称電力を許容しないため、5 Wについて言及します。ほとんどのコントローラーは0.7 Vccを既に高いと見なし、15 Aで0.23Ωになるため、センス抵抗を小さく選択できると思います。
stevenvh

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磁気リードスイッチと呼ばれるものがあります。基本的にリレーのようです。電流により、一部の連絡先が閉じるフィールドが発生します。モーターと直列に1つ投げると、1.5または2Aで開いたままで、15Aで閉じるものを見つけることができるはずです。スイッチ接点の1つを接地し、もう一方の端をロジック+ Vに引き上げ、絶縁されたデジタル入力信号であるvoilaを引き上げます。


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15 Aを切り替えることができるリードスイッチのリンクはありますか?
stevenvh 2012

リードスイッチは15A電流を切り替えません。15A電流がリードスイッチをアクティブにします。スイッチ自体は、ロジック電圧で非常に少量の電流を切り替えます。これにより、最初に15Aに電力を供給するためにオンにしたものは何でもオフにするデジタル入力がマイクロに提供されます。
JustJeff

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実際には電子的ソリューションではなく機械的:メカニクスを制御できる場合、モーター全体でスイッチソリューションを使用できます。たとえば、プロセス全体で1回未満しか回転しない小さなギアから大きなギアに移行するなどです。このギアのへこみがスイッチをトリガーする可能性があります。(これが、ガレージのドア開閉装置が行う方法です。)

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