怎样为Arduino制造电流传感器电子元件和自制分流器

步骤1：聚集所需的零件

此构建所需的主要零件是分流器以及运算放大器IC。对于我的应用，我使用的是IC LM358，它是一个双OP-AMP 8引脚DIP IC，我仅使用一个运算放大器。您还将需要用于同相放大器电路的电阻器。我选择了320K和10K作为阻力。电阻的选择完全取决于要获得的增益量。现在，OP-AMP由Arduino的5伏电压供电。因此，我们需要确保当全电流通过分流器时，运算放大器的输出电压应小于5伏，最好为4伏，以保持一定的误差范围。如果我们选择一个足够高的增益，那么对于一个较低的电流值，运算放大器将进入饱和区域，并且仅提供超过任何电流值5伏的电压，因此请确保适当选择放大器的增益值。您还需要原型PCB或面包板来尝试该电路。对于微控制器，我正在使用Arduino UNO从放大器输出中获取输入。您可以选择任何所需的等效Arduino板。

步骤2：制作自己的分流电阻器

项目是用于提供小压降的并联电阻。您可以轻松进行此分流，而无需太多麻烦。如果您有粗实心钢丝，则可以将其切成合理的长度，并可以用作分流器。另一个替代方法是从旧的或损坏的万用表中挽救分流电阻，如下图所示。要测量的电流范围很大程度上取决于分流电阻的值。通常，您可以使用8至10毫欧量级的分流器。

第3步：项目的电路图

这里是整个理论的总结，也是该电路的原理图。电流传感器模块，显示了提供必要增益的OP-AMP的同相配置的实现。我还在OP-AMP的输出端连接了一个0.1uF的电容器，以平滑输出电压，并减少任何高频噪声（如果可能发生的话）。

第4步：将它们整合在一起。..

现在是时候来制作当前传感器模块的这些组件了。为此，我切出了一小块Veroboard，并以免于使用任何跳线或连接器的方式布置了组件，并且可以使用直接焊点连接整个电路。为了通过分流器连接负载，我使用了螺钉端子，这使连接更加整洁，同时使我要测量电流的不同负载的切换/更换变得更加容易。确保您选择了能够处理大电流的高质量螺钉端子。我已经附上了一些焊接过程的图片，并且您可以看到在不使用任何跳线或电线连接器的情况下，焊接痕迹非常好。这使我的模块更加耐用。为了让您看到这个模块有多小，我将其与印度2卢比硬币放在一起，其大小几乎是可比的。这种小尺寸使您可以轻松地将此模块安装到项目中。如果可以使用SMD组件，甚至可以减小尺寸。

步骤5：校准传感器以提供正确的读数。

在构建完整个模块之后，这里会出现一个棘手的部分，它会进行校准，或更确切地说是提供必要的代码以测量电流的正确值。现在，基本上，我们要乘以分流器的压降，以便为我们提供一个放大后的电压，该电压足以使Arduino AnalogRead（）函数注册。现在电阻是恒定的，输出电压相对于通过分流器的电流大小是线性的。校准此模块的简单方法是使用实际的万用表来计算流过给定电路的电流值。使用arduino和串行监控器功能记录该电流值，看看即将到来的模拟值是多少（范围从0到1023。使用该变量作为float数据类型可获得更好的值）。现在，我们可以将此模拟值乘以一个常数以获得所需的电流值，并且由于电压和电流之间的关系是线性的，因此在整个电流范围内，该常数将几乎相同，尽管您可能需要做一些细微调整稍后进行调整。您可以尝试使用4-5个已知的当前值来获取恒定值。我将提到本演示中使用的代码。

步骤6：最终结论

该电流传感器在大多数直流供电的应用中都能很好地工作，并且如果正确校准，其误差会小于70 mA。无论是在很小的电流还是很大的电流下，这种设计都有一些局限性，与实际值的偏差会变得很大。因此，对于边界情况，必须对代码进行一些修改。一种替代方法是使用仪表放大器，该仪表放大器具有精密的电路以放大非常小的电压，也可以在电路的高端使用。另外，通过使用更好的低噪声运算放大器可以改善电路。对于我的应用程序，它可以很好地工作并提供可重复的输出。我计划制造一个功率计，在该功率计中将使用该并联电流测量系统。希望你们喜欢这个版本。