Top 48 아두 이노 전류 측정 Trust The Answer

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회로도는 단순합니다. VCC 는 아두이노 5v를 연결 해 주시고, GND는 GND에, AOUT을 아두이노 아날로그 핀에 연결 해 주시면 됩니다. 측정 하고 싶은 대상의 전선 하나를 고르고 중간을 잘라 그 사이에 ACS712를 연결 하면 됩니다.

아두이노 전류 측정 센서 사용하기 : 코코아팹 Kocoafab

ACS712 사용해보기 (아두이노 전류 센서 / 30A / 20A / 5A / 전류 측정 / 전류 감지) : 네이버 블로그

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ACS712 사용해보기 (아두이노 전류 센서 / 30A / 20A / 5A / 전류 측정 / 전류 감지) : 네이버 블로그

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INA219 전류센서모듈과 태양전지판을 사용한 전압전류 측정 실험

1 태양전지판으로 LED를 켜고 INA219 센서의 전압전류를 시리얼모니터로 모니터링하기

2 INA219 센서의 전압전류를 IIC LCD로 모니터링하기

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INA219 전류센서모듈과 태양전지판을 사용한 전압/전류 측정 실험 | 싸이피아SCIPIA

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ACS712 사용해보기 (아두이노 전류 센서 / 30A / 20A / 5A / 전류 측정 / 전류 감지)

안녕하세요? 메카솔루션입니다.

이번에는 ACS712 를 사용하여 아두이노로 전류를 측정 하는 방법에 대해 알아보고자 합니다.

# ACS712 알아보기

http://mechasolution.com/shop/goods/goods_view.php?goodsno=539850

ACS712는 전류를 측정한 결과를 전압으로 출력 해 주는 센서입니다. 전류 측정 대상으로는 교류, 직류 상관없이 측정이 가능합니다. 제품의 버전 별로, 30A / 20A / 5A 의 전류를 측정 할 수 있습니다.

30A 제품 기준으로 출력 전압과 전류의 그래프 입니다. 아무것도 흐르지 않는 0A 에서는 2.5v가 출력이 되고 있네요. 최소/최대는 0.5/4.5 사이로 측정 되고 있는 듯 합니다.

마찬가지로 5A, 20A 제품은 -5~+5 사이의 값으로 비례식이 작성 됩니다.

# 아두이노 회로 알아보기

회로도는 단순합니다. VCC 는 아두이노 5v를 연결 해 주시고, GND는 GND에, AOUT을 아두이노 아날로그 핀에 연결 해 주시면 됩니다.

측정 하고 싶은 대상의 전선 하나를 고르고 중간을 잘라 그 사이에 ACS712를 연결 하면 됩니다.

# 소스 코드 알아보기

#define CURRENT 20 // CURRENT 의 20 대신 30A 나 5A제품의 경우, 30 또는 5를 적어 주시면 됩니다.

void setup() { Serial.begin(9600); }

void loop() { float volt = analogRead(A0) * (5.0 / 1024); float current = (volt – 2.5) * (CURRENT / 2); Serial.print(“volt: \t”); Serial.print(volt); Serial.print(” current: \t”); Serial.print(current); Serial.println(); delay(100); }

위와 같은 동작을 확인 할 수 있습니다.

감사합니다.

담당자: yevgeny

[아두이노 중급] 23. 전류측정센서(ACS 712)

이번 포스트에서는 최근에 문의가 있었던 전류 측정 센서에 관해서 해 볼 것이다.

아마 이것도 한 물 간 이야기 일 수도 있지만 한 때는 또 트랜드가 대기전력에 관한 적이 있었다.

그 당시 많은 사람들이 전류 측정 센서와 아두이노를 이용하여 실시간으로 사용되는 전력량을 계산하곤 했다.

뭐 최근에 문의 받은 일은 그런 것은 아니지만 아무튼 전류 센서를 쓰게 된 김에 그에 대해서 포스트 해보자.

전류 측정 센서는 기본적으로 DC용과 AC용으로 나뉜다.

그리고 최대 A를 기준으로 저전력 측정 센서와 고전력 측정 센서로도 나눌 수 있다.

이러한 전류측정센서에서 우리가 검색을 통해 가장 쉽게 접근 할 수 있는 센서가 ACS 712센서다.

그래서 필자도 이번에 문의를 받아서 테스트를 할 때 ACS 712 센서를 구입하게 되었다.

필자가 원하는 것은 4~20mA를 측정하는 것이었는데 일부 판매 사이트를 보면 ACS 712 센서가 저전류에도 측정이 가능하다고 되어 있었다.

센서를 구입한 이후 테스트를 해보니… 결론은 실망이었다.

그럼 일단 센서를 사용해보자.

센서를 사용하기 위해서는 먼저 데이터시트를 보아야 한다.

ACS 712 센서는 3종류로 나뉘어 진다.

+-5A가 측정가능 한 센서와 +-20, +-30이 측정가능한 센서 이렇게 3종류가 있다.

필자는 +-5A 센서를 이용하였다.

각자 최대 측정 전류에 맞추어서 사면 된다.

가격도 서로서로 크게 차이가 나지 않는다.

이렇게 3종류의 센서는 각각 그 Sensitivity 즉 민감도가 다르다.

아래에는 데이터시트에서 가져온 표다.

데이터시트를 보면 각 종류에 따라 185, 100, 66 mV/A의 민감도를 가진다.

1A당 185, 100, 66mV 씩 변한다는 뜻이다.

이 부분에서 보면 알겠지만 이 센서는 출력되어 나온 전압을 이용하여 전류값을 계산해 내는 센서인 것이다.

이 표를 기억해놓자.

그리고 다음으로 알아야 할 것은 초기값에 대한 것이다.

초기값은 전류가 흐르지 않을 때 어떤 값이 나오는지에 대한 것이다.

이 또한 데이트 시트에 나타나 있다.

위의 표를 보면 다양한 중요한 값들이 나타난다.

일단은 공급 전압은 5V가 되야 한다.

뭐 최소에서 최대까지 4.5V ~ 5.5V까지이지만 앞서 이야기 한 것과 같이 이 센서는 전압을 이용하여 전류를 계산하게 된다.

그래서 센서에 공급되는 전압은 5V로 일정한 것이 좋다.

만약 공급전압이 노이즈를 타서 5V, 5.2V, 4.8V 이런씩으로 계속 변화하면 그만큼 또 측정되는 전류에 영향을 미칠 수밖에 없다.

다음으론 Zero Current 일 때의 전압 값이 나타나 있다.

이 말은 전류가 흐르지 않을 때의 전압 값이라는 것이다.

이값은 초기 값으로 나중에 계산해 줄 때는 이 값을 빼주어야 한다.

그리고 표를 보면 이 값은 ‘Vcc에 0.5를 곱해준 값’이라고 한다.

아까 이야기 한 것처럼 이 센서는 전압을 이용하여 전류를 측정하므로 초기 값 또한 공급 전압에 영향을 받을 수밖에 없다.

그래서 간단히 이렇게 해주어도 되지만 좀 더 정확한 값을 위해서라면 직접 측정하는 것이 좋다.

그러면 측정을 해보자.

측정하는 방법은 간단히 센서를 연결하고 analogRead를 통해 전류가 흐르지 않을 때의 값을 보면 된다.

먼저 센서를 아두이노 보드에 연결해보자.

ACS712 센서 모듈은 위의 그림과 크게 다르지 않게 판매되고 있다.

모듈 내부 구성도 그렇게 어렵지 않게 되어있다.

센서와 안정도를 위한 커패시터와 저항이들이 들어가 있다.

그리고 연결 핀도 간단하다.

GND, VCC가 있고 OUT은 알다시피 전압이 출력되기 때문에 아두이노 보드의 아날로그 핀으로 연결하면 된다.

연결을 했다면 확인을 해보자.

코드 1

int value;

void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode(A0, INPUT); }

void loop(){ value = analogRead(A0); Serial.println(value); delay(250); }

코드 1을 업로드하고 시리얼 모니터를 열어보자.

시리얼 모니터를 연다면 위의 그림과 같이 나타날 것이다.

센서에 따라 값의 차이는 있을 것이다.

필자의 센서에서 전류가 흐르지 않을 때의 전압값은 510~513 사이의 값이 나타난다.

이를 전압으로 환산한다면 2.49~2.51V의 값이 나타나는 것을 알 수있다.

굳이 이렇게 하는 이유는 우리가 5V라는 공급전압을 정확히 받기가 힘들기 때문에 최대한 정확도를 높이기 위해서 하는 것이다.

자 그러면 이를 이용해서 한 번식을 세워 보자.

먼저 위에서 보이는 초기값을 anlaogRead로 측정되는 값에 빼줘야지 전압의 변화량을 알 수 있다.

value = analogRead(A0);

amp = value – 511;

자, 일단 계산한 전류를 지정 할 변수를 amp라고 해보자.(암페어에 줄임말….)

위에서 말했던 것처럼 amp를 구해기 위해서 측정된 값에 초기값을 빼줬다.

이때 초기값은 위의 그림에 나오는 값에서 평균을 구한 값이다.

다음으론 측정된 값을 전압값으로 변환시켜 주어야 한다.

value = analogRead(A0);

amp = (value – 511)*5/1024;

전압값으로 변경해주는 식을 추가하였다.

그렇다면 이번엔 센서에 민감도를 적용하여 전류를 구해보자.

센서의 민감도는 아래의 표와 같다.

자신이 구입한 센서에 맞는 민감도를 적용하자.

필자가 구입한 것은 5A용이기 대문에 185mV/A의 민감도를 가진다.

이를 식에 적용해야 하는데 주의 할 점은 민감도의 단위와 우리가 계산한 전압값의 단위가 다르다는 것이다.

그러면 단위를 맞춰서 식에 대입해보자.

value = analogRead(A0);

amp = ((value – 511)*5/1024)/0.185;

측정된 전압값에 0.185를 나누어 주었다.

그럼 이렇게 되면 이제 우리가 원하는 전류를 구할 수 있다.

하지만 여기서 생각해보면 전류의 단위는 ‘A’가 된다.

필자가 측정하기를 원하는 전류의 값은 앞서 이야기 한 것과 같이 4~20mA였다.

그러면 단위를 ‘mA’ 단위로 변경해보자.

뭐 일반적으로 아두이노를 이용하여 뭔가를 한다면 ‘mA’단위로 나타내는 것으로 충분 할 것이다.

value = analogRead(A0);

amp = (((value – 511)*5/1024)/0.185)*1000;

자, 최종적으로 위의 식과 같이 나타낼 수 있다.

그럼 코드에 도입해보자.

코드 2

int value; float amp;

void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode(A0, INPUT); }

void loop(){ value = analogRead(A0); amp = (((value-511)*5/0.185)/1024)*1000; Serial.print(amp); Serial.println(” mA”); delay(250); }

코드 2와 같이 나타내면 전류를 측정 할 수 있다.

그러면 전류를 측정하기 위해 LED를 하나 연결 해보자.

LED를 하나 연결해보면 일반적으로 80mA정도 소모되고 있는 것을 멀티미터기를 이용하면 알 수 있다.

그러면 비슷한 값이 나오는지 알아보자.

일단 브레드 보드를 이용하여 LED를 연결하고 ACS 712를 중간에 연결하자.

알다시피 전류를 측정하기 위해서는 회로를 끊고 사이에 전류를 측정하는 것이 있어야 한다.

필자는 측정을 위해 LED의 전원은 다른 아두이노 보드의 5V와 GND를 이용해서 연결하였다.

자, 이렇게 하고 코드 2를 업로드 한 뒤 시리얼 모니터를 보면 어떨까.

위의 그림과 같이 나온다.

…………..

제대로 측정이 되고 있는 것처럼 보이….나?

자, 그러면 LED를 빼고 해보자.

두 개의 차이가 무엇일까.

참고로 두개가 같은 그림이 아니다.

진짜로 연결하고 빼고를 했을 때의 값이다.

결론을 말하자면…. 이 센서는 저 전류를 측정 할 수 없는 센서다.

이미 잡음을 상당히 많이 타고 있다.

이것이 앞서 우리가 본 510~513 사이 값을 자꾸 반복하여 보여주는 것의 나비효과다.

3정도의 잡음으로 보이지만 실제로 전류를 측정하면 -52.79 ~ 26.39까지의 값이 되고 만다.

이를 보완하기 위해서 커패시터를 붙이든가 하는 여러 방법을 사용하는 사람들이 국내외에 있지만 필자가 그런 자료를 찾아보고 결국 내린 결론은 이 센서는 낮은 전류를 측정 하기는 힘들다는 것이다.

그럼 위의 그림을 좀 더 직관적으로 보기 위해 이번에는 시리얼 플로터를 써보자.

시리얼 플로터를 보면 잡음이 확나오는 것을 볼 수 있다.

참고로 시리얼 플로터를 사용하기 위해서는 위의 그림과 같이 코드를 수정해야 한다.

그래서 필자가 다음으로 생각한 것이 그래도 좀 쌘 전류는 측정할까 였다.

필자 주위를 가볍게 둘러보니 L293D 모터 쉴드가 있어서 모터를 동작 할 때 측정을 해보기로 했다.

회로를 구성하고 배터리 홀더에서 모터 쉴드로 가는 전원을 끊어 ACS712 센서를 연결했다.

그리고 모터를 동작시켰다.

위와 같이 구성하고 동작을 시켜보았다.

위의 그림과 같이 300~400mA 사이의 값이 나온다.

이를 좀 더 잘 보기 위해 이번에는 계속 돌아가는 동작이 아닌 2초 간격으로 돌고 멈추고를 반복하여 해보았다.

빨간 네모는 모터가 동작 할 때의 값이고 초록 네모는 모터가 멈추었을 때의 값이다.

차이는 있어보이지만 저렇게 노이즈가 타는 것처럼 나타나는 것 때문에 제대로 값을 볼 수가 없다.

참고로 저 값과 실제 멀티미터로 측정한 값과 비교를 하면 비슷하기는 하다.

어느정도 전류가 높다면 값이 비슷하게 나온다는 것이다.

그리고 이에 대해 보완하기 위해 외국자료를 많이 찾아보았는데 대부분이 결론은 이 센서가 DC값과 AC 값을 동시에 측정하기 때문에 생기는 문제라고 했다.

그래서 보통은 값들을 여러개 받아 평균이나 아니면 AC의 실효값을 구하는 것과 같은 방식으로 DC 전류를 측정한다는 것이다.

위의 그림과 같이 붉은 선의 값을 찾아낸다는 것이다.

그리고 이 값은 어느정도 멀티미터와 비슷하게 나타난다.

그래서 최종 결론은 단순히 전류의 크기 비교를 할 때는 쓸만한 센서지만 정밀하게 전류의 값을 알아야 한다던가 하는 일을 할 때는 이 센서는 별로 좋지 않다고 말하고 싶다.

뭐 따로 모듈에 커패시터를 추가하고 한다면 어느정도 보정이 된다고는 한다.

하지만 정밀한 값을 원한다면 다른 센서를 사용하는 것이 좀 더 마음이 편하지 않을까 싶다.

그리고 조만간 이 센서보다 정확한 전류센서를 포스팅하겠다.

P.S 참고로 ACS723 센서도 있다. 민감도는 조금 다르지만 사용법은 같으니 이 포스트를 활용해도 된다.

INA219 전류센서모듈과 태양전지판을 사용한 전압/전류 측정 실험

INA219 센서는 DC 전류를 mA 단위로 측정할 수 있으며 상당히 정확도가 높은 센서 중에 하나입니다. 전류는 물론 전압측정도 가능하며 이를 통해 전력도 산출가능합니다. 최대 측정전류는 3.2A이며 전압은 0~26V까지 측정가능합니다. 구동전압은 3~5V로 공급해주면 됩니다.

INA219의 측정 원리는 옴의 법칙을 기반으로 하며 측정되는 전류는 아주 작은 값(R100; 0.1옴)의 션트 저항에 걸리는 전압값에 의해 결정되고 측정된 값에 10을 곱하면 실제 전류의 크기가 됩니다.

아래는 INA219의 전류 및 전압의 측정방법입니다. 중요한 것은 아두이노 보드와 INA219로 전류를 측정하는 경우 아두이노 보드, 공급전압(0~26), 부하간의 GND는 모두 공통으로 연결되어야 합니다.

1. 태양전지판으로 LED를 켜고 INA219 센서의 전압/전류를 시리얼모니터로 모니터링하기

아래 회로도와 같이 태양전지판으로 부터 발생된 전기로 LED를 켜보고 INA219센서로 회로의 전압과 LED에 흐르는 전류를 아두이노프로그램의 시리얼모니터에서 확인해 보겠습니다.

실험에 사용된 적색LED는 비교적 낮은 전압에서도 약하게 나마 발광할 수 있으므로 실내의 밝은 형광등 아래에서도 실험이 가능한 장점이 있습니다.

실내에서 실험할 경우 발전된 전압이 최소 1.7V 이상(2V이상 권장)이 되도록 합니다.

회로 구성을 마친 후 아래 라이브러리를 설치하고 소스코드를 복사 또는 작성합니다.

라이브러리는 아래 링크에서 다운로드하고 아두이노 프로그램 메뉴에서 스케치->라이브러리 포함하기->.ZIP 라이브러리 추가를 누르고, 파일선택창이 나오면 다운받은 라이브러리 파일을 선택하시면 됩니다.

라이브러리

소스코드

아래는 소스코드입니다. 아두이노 IDE에 붙여넣기 하여 컴파일하고 업로드합니다.

// INA219 전류센서모듈 실험 #1 #include #include #define I2C_ADDRESS 0x40 INA219_WE ina219(I2C_ADDRESS); void setup() { Serial.begin(9600); Wire.begin(); if(!ina219.init()){ Serial.println(“INA219 not connected!”); } Serial.println(“INA219 Current Sensor with solar panel”); } void loop() { float shuntVoltage_mV = 0.0; float loadVoltage_V = 0.0; float busVoltage_V = 0.0; float current_mA = 0.0; float power_mW = 0.0; bool ina219_overflow = false; shuntVoltage_mV = ina219.getShuntVoltage_mV(); busVoltage_V = ina219.getBusVoltage_V(); current_mA = ina219.getCurrent_mA(); power_mW = ina219.getBusPower(); loadVoltage_V = busVoltage_V + (shuntVoltage_mV/1000); ina219_overflow = ina219.getOverflow(); Serial.print(“Shunt Voltage [mV]: “); Serial.println(shuntVoltage_mV); Serial.print(“Bus Voltage [V]: “); Serial.println(busVoltage_V); Serial.print(“Load Voltage [V]: “); Serial.println(loadVoltage_V); Serial.print(“Current[mA]: “); Serial.println(current_mA); Serial.print(“Bus Power [mW]: “); Serial.println(power_mW); if(!ina219_overflow){ Serial.println(“Values OK – no overflow”); } else{ Serial.println(“Overflow! Choose higher PGAIN”); } Serial.println(); delay(1000); }

소스코드를 컴파일하고 아두이노로 업로드 합니다.

시리얼 모니터를 열어 아래와 같은 메시지가 나오는지 확인합니다.

주의 사항 : 시리얼모니터에서 보드레이트는 9600으로 설정하시기 바랍니다.

2. INA219 센서의 전압/전류를 IIC LCD로 모니터링하기

아래 회로도와 같이 태양전지판으로 부터 발생된 전기로 LED를 켜보고 INA219센서로 발전된 전압과 LED에 흐르는 전류를 IIC LCD에서 확인해 보겠습니다.

1번 회로도에서 IIC LCD 부분만 아래와 같이 추가합니다.

회로 구성을 마친 후 아래 라이브러리를 설치하고 소스코드를 복사 또는 작성합니다.

라이브러리는 아래 링크에서 다운로드하고 아두이노 프로그램 메뉴에서 스케치->라이브러리 포함하기->.ZIP 라이브러리 추가를 누르고, 파일선택창이 나오면 다운받은 라이브러리 파일을 선택하시면 됩니다.

주의 사항 : 라이브러리는 설치되지 않은 경우에만 설치하시면 됩니다.

라이브러리

소스코드

아래는 소스코드입니다. 아두이노 IDE에 붙여넣기 하여 컴파일하고 업로드합니다.

// INA219 전류센서모듈 실험 #2 #include #include #include #define I2C_ADDRESS 0x40 INA219_WE ina219(I2C_ADDRESS); LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.clear(); Serial.begin(9600); Wire.begin(); if(!ina219.init()){ Serial.println(“INA219 not connected!”); lcd.print(“INA219″); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(” not connected!”); } lcd.clear(); lcd.print(“Voltage:”); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(“Current:”); Serial.println(“INA219 Current Sensor with solar panel”); } void loop() { float shuntVoltage_mV = 0.0; float loadVoltage_V = 0.0; float busVoltage_V = 0.0; float current_mA = 0.0; float power_mW = 0.0; bool ina219_overflow = false; shuntVoltage_mV = ina219.getShuntVoltage_mV(); busVoltage_V = ina219.getBusVoltage_V(); current_mA = ina219.getCurrent_mA(); power_mW = ina219.getBusPower(); loadVoltage_V = busVoltage_V + (shuntVoltage_mV/1000); ina219_overflow = ina219.getOverflow(); Serial.print(“Shunt Voltage [mV]: “); Serial.println(shuntVoltage_mV); Serial.print(“Bus Voltage [V]: “); Serial.println(busVoltage_V); Serial.print(“Load Voltage [V]: “); Serial.println(loadVoltage_V); Serial.print(“Current[mA]: “); Serial.println(current_mA); Serial.print(“Bus Power [mW]: “); Serial.println(power_mW); lcd.setCursor(8,0); lcd.print(loadVoltage_V); lcd.print(“V “); lcd.setCursor(8,1); lcd.print(current_mA); lcd.print(“mA “); if(!ina219_overflow){ Serial.println(“Values OK – no overflow”); } else{ Serial.println(“Overflow! Choose higher PGAIN”); } Serial.println(); delay(1000); }

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