如何實現(xiàn)AC電流量測應(yīng)用

本文將介紹以HY16F198搭配Hall Sensor（WCS1800）進行交流電流數(shù)值量測，最大可量測電流范圍從0.1A~17.68A.本文實驗數(shù)據(jù)從0A~17.6A，比較使用電表Agilent 34401A與HY16F198透過交流信號計算出在不同頻率45Hz， 50Hz， 60Hz之間所得到的交流電流最大誤差率可以控制在3%以內(nèi)。

二、原理說明

量測原理

透過WCS1800將感應(yīng)到的交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷海╒out），而輸出電壓（Vout）組成成分是包含（Vac）交流電壓訊號和（Vdc）直流電壓訊號混和而成的訊號，使用HY16F198量測輸出電壓（Vout）訊號，并且透過算法分析ADC Count數(shù)值，進而換算出相對感測到的交流電流負載。但需注意，透過Hall Sensor（WCS1800）轉(zhuǎn)出每1安培（A）的輸出電壓最大誤差為正負6mV，詳細的Hall Sensor特性規(guī)格表顯示在下一頁電器特性表。

Hall Sensor（WCS1800）因為本身的輸出電壓（Vout）帶有Vac交流電壓加上Vdc直流電壓混和成分，而Vdc的數(shù)值為1/2 Vdd，因此，本文應(yīng)用使用HY16F198設(shè)定VDDA電壓為3V，并且于ADC緩存器內(nèi)設(shè)定ADC輸入?yún)⒖茧妷悍糯蟊稊?shù)為VREF*1/2（VREF= VRPS-VRNS），如把緩存器做為此設(shè)定，可以準確的量測到輸入電壓最大范圍1.5V.但是這樣的連接，就無法量測到Hall Sensor的Vout輸出電壓范圍，所以需要在外部增加兩個分壓電阻，在ADC的AIO（0）與VDDA和VSS之間各串10k奧姆電阻做分壓，因此量測到的電壓數(shù)值再透過交流信號計算分析求出感應(yīng)到的交流電流，并且由LCD Display做電流數(shù)值顯示。

圖1 Hall Sensor

圖2 結(jié)構(gòu)框圖

控制芯片

單片機簡介：HY16F系列32位高性能Flash單片機（HY16F198）

圖3 HY16F198

（1）采用最新Andes 32位CPU核心N801處理器。

（2）電壓操作范圍2.2~3.6V，以及-40℃~85℃工作溫度范圍。

（3）支持外部20MHz石英震蕩器或內(nèi)部16MHz高精度RC震蕩器，擁有多種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達到最佳省電規(guī)劃。

（3.1）運行模式350uA@2MHz/2（3.2）待機模式10uA@32KHz/2（3.3）休眠模式2.5uA（4）程序內(nèi)存64KBytes Flash ROM（5）數(shù)據(jù)存儲器8KBytes SRAM.（6）擁有BOR and WDT功能，可防止CPU死機。