如何检测大电流

电器工程 传感器 直流电机 电流测量
2022-01-20 02:54:05

我正在开展一个项目,该项目涉及运行一个直流电机,该电机用于升高/降低车辆中的车窗玻璃。

运行时,电机消耗约 1.5A 的电流。但是,当窗口到达滑块的末端并且电机不能再升高/降低玻璃时,它开始绘制高达 15A 的电流,直到您松开按钮。

我想使用 AVR 微控制器来控制这个电机,并想在窗户到达障碍物时停止电机。到目前为止,我设法提出了三个解决方案:

  1. 当窗户到达障碍物时,使用将触发并通知微控制器的开关。我想避免这种情况,因为这意味着每个窗口安装两个开关并为微控制器运行额外的电缆。
  2. 使用定时器功能,该功能将在特定时间后关闭电机。这不适用,因为电压可能会发生变化,并且电机的转动速度可能会比正常情况快或慢。此外,启动计时器时,窗口可能处于未知位置(一直向上,在中间......)。
  3. 使用某种高电流检测器并将其路由到微控制器的输入,当达到电流阈值(例如 5A)时会提醒程序。诸如晶体管、继电器或类似设备之类的东西可以处理输入端如此高的电流。

在电子产品方面,我几乎是个初学者,所以我在想是否有办法检测这种高电流(电机运行在 ~12V)并将这个信号提供给微控制器(运行在 5V)。

我会很感激任何帮助。谢谢!

4个回答

Allegro 有许多基于霍尔效应传感器的电流传感器 IC。ACS712可以检测高达 50 A 的电流

在此处输入图像描述

ACS712ELCTR-20A-T 的灵敏度为 100 mV/A,因此您可以使用微控制器的 ADC 来检测何时达到 500 mV (5 A) 阈值,或者更好的是,使用中断微控制器的比较器。许多 AVR 在片上都有一个比较器,并专门为其分配了一个中断。

ACS712 的电流感应路径电阻仅为1.2 mΩ,因此即使在 15 A 时,它也只会消耗270 mW,并且可以永久维持。与 Rocketmagnet 的回答中的更传统的电流检测电阻相比,这是主要优势。在那里,您需要一个相对较高的电阻才能获得 15 A 的高电平。Mike 计算出 Rocketmagnet 的感测电阻器在电机失速时将耗散 36 W,因此此处的时间很关键(暂时忽略电机中的 131 W 耗散)。尽管如此,还是推荐使用 5 W 类型的检测电阻。

这应该很容易。您可以使用一个简单的电阻器检测 1.5A 和 15A 之间的差异。0.3 欧姆的值将在 1.5A 时给出 0.45v,在 15A 时给出 4.5v。

在此处输入图像描述

微控制器上的数字输入引脚在 1.5A 时读取 0,在 15A 时读取 1。

您可以将其直接连接到微控制器的输入引脚,但最好添加一点过滤和保护。

RF 和 C1 提供低通滤波器,使电压更稳定。

D1 在电流大大超过 15A 时提供过压保护。

这些东西称为磁簧开关。基本上就像一个继电器;电流会导致关闭一些联系人的字段。如果您将一个与电机串联,您应该能够找到一个将在 1.5 或 2A 时保持打开,但在 15A 时关闭。将其中一个开关触点接地,将另一端拉至逻辑 +V,瞧,这是一个隔离的数字输入信号。

不是真正的电子解决方案,而是机械解决方案:如果您可以控制机械结构,则可以在电机上使用开关解决方案,例如通过从小齿轮转换为在整个过程中转动不到一次的大齿轮。这个齿轮上的凹痕可能会触发开关。(这就是我们的车库开门器的做法。)