测试在强电磁场下基于HALL的电流传感器 ACS712-5A是否会有到影响？

 

01 测量电流过程中的噪声

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1.无线充电电流测量

  在前几天的博文 疯狂跳动的测量结果 中，看到同学提问，就他在自己的设计的 LCC补偿网络对于无线电能接收 电路测试过程中，出现了测量电流波动比较大的情况，并感到在大电流下，很多现象与小电流不同。

^{▲ 测试数据中的噪声}

  如果对比一下上述同学发送过来的测量电路信号的噪声，与在 经过标定后的ESP32对于节能信标组充电过程测量 中，使用HALL电流钳来转换充电电流，并使用 ESP32 MicroPython 实验小板 的AD口测量所得到的电流曲线相比，他们的噪声几乎是相同的。

  当然，上述两个测量过程所使用的负载不同，前面学生的实验的负载为 FZ35 恒流电子负载 ，而在下图所显示的电流波形对应的负载为12F的法拉储能电容。

^{▲ 充电电流与电容端口电压曲线}

  在 无线节能信标 的 输出功率恒定限制中 ，对于输出级的工作电流采用的是电源电流采样电阻（0.03Ω），在经过 电流检测放大器AD8217 差模放大之后，送给单片机进行采集。

  在单片机采集到的电流波形，如果不经过滤波，它的波动也非常巨大，如下图所示。

^{▲ 经过采样电阻，在工作电流大约1A时获得电流数据}

  但如果对于采集到的带有噪声的电流波形进行平滑滤波，则可以有效抑制采集过程中的电流波动噪声，比如下面就是经过256个数据平均之后的电流波形，电流数据波动明显减弱了。

^{▲ 经过256个数据平均之后的电流波形}

  这说明无论是HALL，还是采样电阻，在电流测量中都会有很大的电流波动成分。

2.对于充电模块影响

  由于存在着电流测量噪声，无论对于无线发送中的恒功率控制，还是对于接收过程中的电流控制都会产生很大的影响。

  比如在博文 有的人撑死，有的人饿死，有的人吓死 就描述了杭州电子科技大学在购买到有龙邱提供的节能信标等，在使用过程中发现所获得的功率远远超过了50W的限制。对于这个问题，后面的龙邱也做了相应的补充实验，发现如果使用LCC补充网络进行充电的话，就没有这个问题。但如果使用直接重电的过程，则会在电子负载所设置的恒压过程时，产生相应的问题。不过对于这个问题现在仍然我发确定是由于干扰，还是由于负载对于控制模块功率限制的功能产生了影响。

  在 ACS712模块 ACS712ELCTR-05A电流传感器模块 给出了一款基于HALL院里的传感器模块，并对于它的电流测量性能进行的检测。虽然它标称为±5A测量范围，但实际上可以延伸到±10A的测量范围。

  下面通过实验测试一下，该模块在无线发送线圈中，是否会产生比较大的影响。

^{▲ ASC712-05A 电流模块}

 

02 测试ACS712电流模块

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  在这里测试ACS712的输出信号是否会受到无线发送线圈强高频磁场的干扰。

1.测试方法

  将ACS712模块放置在节能信标组无线充电发送线圈的边缘，这个位置磁场强度最大。然后使用示波器测量ACS712的输出电压信号。在没有电流流过的时候，ACS712的输出电压应该等于工作电压的一半。现在的ACS712的工作电压为+5V，因此ACS712平时的输出电压就位2.5V。

^{▲ 将ACS712放置在无线充电线圈的里面}

2.测量结果

  在开启无线发送模块时，无线发送线圈开始工作，此时测量ACS712的输出信号入下图所示：

^{▲ ACS712输出波形中的干扰信号}

  其中出现了幅值较大的振荡频率信号。

  如果使用数字万用表（FLUKE45）测量ACS712的输出直流分量，直流电压并没有因为无线发送线圈工作而改变。

  因此，外部的强磁场会在ACS712的输出信号上叠加一个高频信号，但不会改变输出信号的直流分量。

^{▲ ACS712 输出信号，在无线发送线圈工作时}

 

※ 测试结论

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  根据前面测试的结果可以看出，无线充电线圈的高频强磁场对于基于HALL原理的电流传感器ACS712会产生一定的高频噪声，但只要在其信号链路中增加以订单の低通滤波器，便可以消除高频电磁场的 影响，从而获得稳定的电流测量值。

 

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■ 相关文献链接:

• 疯狂跳动的测量结果
• 经过标定后的ESP32对于节能信标组充电过程测量
• ESP32开发板 V1.0.0 Rev1 wifi 蓝牙4MB FLASH MicroPython
• FZ35恒流电子负载检测测试
• 无线节能信标调试说明-2021-3-3
• 无线信标功能调试-2021-3-9-输出功率恒定限制
• 电流检测放大器AD8217
• 有的人撑死，有的人饿死，有的人吓死
• ACS712模块 ACS712ELCTR-05A电流传感器模块