В статье пойдет речь об измерительном модуле, реализованном на микросхеме АЦП INA226. Применительно к модулю, показанному на фото ниже, АЦП является пятнадцати разрядным преобразователем. В качестве измерительного устройства для блоков питания, зарядных устройств, электронных нагрузок, систем контроля и т.д.

Электрическая схема модуля показана на рисунке 1. Это схема модуля, который приобрел я, исполнение и комплекция модулей с микросхемой INA226 могут быть разными.

На сайте уже была статья, посвященная данному модулю — Программа взаимодействия INA226 с микроконтроллером PIC. В этой статье рассмотрим практическую конструкцию измерителя напряжения, тока и мощности. Электрическая схема устройства показана на рисунке ниже.

Основой схемы является микроконтроллер PIC16F676, на него возложены все основные функции – считывание дынных с модуля, преобразование цифровых данных, передача данных на ЖКИ индикатор. Питание модуля М, контроллера DD1 и индикатора LCD осуществляется через пятивольтовый, микросхемный стабилизатор напряжения DA1 – LM7805. Сразу хочу заметить, если предполагается измерение импульсных токов нагрузки, то питать устройство лучше от отдельной обмотки питающего трансформатора с выпрямительным мостом и конденсаторами фильтра. Так как входы АЦП INA226 для измерения тока и напряжения имеют большую чувствительность, и помехи по питающему напряжению могут вызвать неустойчивость показаний. В качестве примера: максимальное входное напряжение при измерении напряжения на датчике тока, согласно документации на АЦП, равно 80мВ. Отсюда, 0,08В/32767 ≈ 0,00000244В ≈ 2,24мкВ! на бит. Это применительно к падению напряжения на шунте. Относительно тока — датчик тока моего модуля имеет сопротивление 0,01 Ом. Следовательно, максимальный измеряемый ток равен I = U/R = 0,08/0,01 = 8A. При 15ти разрядном преобразовании каждый разряд будет соответствовать 8/ 32767 ≈ 0,000244 A/бит. При измерении напряжения питания до 36 вольт разрядность будет равна 36В/32767 ≈ 0,001В/бит. Как видим АЦП работает с очень малыми уровнями сигналов. Поэтому при изготовлении устройства следует обратить внимание на чистоту питающего напряжения и на помехозащищенность устройства.

Предел измерения напряжения и разрядность его вывода на индикатор – 0,00В до 36,00В. Показания мощности будут выводиться – от 0,00Вт до … Здесь надо немного разобраться. Разрешение для регистра тока было выбрано равным 0,00025 А/бит. А разрешение регистра мощности имеет жёстко запрограммированную зависимость от разрешения регистра тока равную 25. Таким образом, при выбранном разрешении тока, равным 0,00025 А/бит, разрешение мощности будет равно 0,00025 А/бит • 25 = 0,00625 Вт/бит . От сюда, максимальная мощность, которую возможно вывести на индикацию, составит 0,00625 Вт/бит • 32767 = 204,79375 Вт. Но 0,00625 Вт/бит совсем не удобная величина. Что бы получить разрешение в 0,01 Вт/бит, в программе осуществляется деление на 1,6. Значит, на индикаторе максимальная мощность будет равна 204,79375 Вт : 1,6 = 128 Вт.

Данные о токе нагрузки выводятся на индикатор двумя способами. От 0… до 1,00А показания имеют вид 0… 999мА. Выше одного ампера показания выводятся следующим образом – 1,00А… 8,00А.

Внешний вид собранного модуля измерителя тока, напряжения и мощности показан ниже.

Качество фото не на высоте – вид паек, кокой то, как будто в канифоли — не промытые. Рисунок печатной платы в архиве.