Cómo detectar alta corriente

Estoy trabajando en el proyecto que consiste en hacer funcionar un motor de CC que se utiliza para subir/bajar el cristal de la ventana del vehículo.

Mientras está en funcionamiento, el motor consume alrededor de 1,5 A de corriente. Sin embargo, cuando la ventana llega al final de los controles deslizantes y el motor ya no puede subir/bajar el vidrio, comienza a consumir hasta 15 A hasta que suelta el botón.

Quiero usar un microcontrolador AVR para controlar este motor y me gustaría detener el motor cuando la ventana alcance la barrera. Me las arreglé para llegar a tres soluciones hasta el momento:

  1. Use interruptores que activarán e informarán al microcontrolador cuando la ventana alcance la barrera. Me gustaría evitar esto porque significa instalar dos interruptores por ventana y conectar cables adicionales al microcontrolador.
  2. Utilice la función de temporizador que apagará el motor después de un período de tiempo específico. Esto no es aplicable porque el voltaje puede variar y el motor puede girar más rápido o más lento de lo normal. Además, la ventana puede estar en una posición desconocida al iniciar el temporizador (totalmente hacia arriba, en el medio...).
  3. Utilice algún tipo de detector de alta corriente y diríjalo a la entrada del microcontrolador, alertando al programa cuando se alcance el umbral actual (digamos 5A). Algo así como un transistor, relé o dispositivo similar que pueda manejar la corriente tan alta en la entrada.

Soy prácticamente un principiante en lo que respecta a la electrónica, así que estaba pensando si hay una manera de detectar esta corriente alta (el motor funciona con ~ 12 V) y proporcionar esta señal al microcontrolador (que funciona con 5 V).

Agradeceré cualquier ayuda. ¡Gracias!

Respuestas (4)

Esto debería ser bastante fácil. Puede detectar la diferencia entre 1.5A y 15A usando una resistencia simple. Un valor de 0,3 ohmios dará 0,45v a 1,5A y 4,5v a 15A.

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Un pin de entrada digital en el microcontrolador leerá 0 a 1,5 A y 1 a 15 A.

Puede conectar esto directamente al pin de entrada del microcontrolador, pero probablemente sería mejor agregar un poco de filtrado y protección.

RF y C1 proporcionan un filtro de paso bajo para que el voltaje sea más estable.

D1 proporciona protección contra sobretensiones en caso de que la corriente supere con creces los 15A.

¡Un motor de 12 V que se detiene a 15 A tiene una resistencia de armadura de 0,8 Ω, por lo que habrá alrededor de 3,3 V en R1 que disipará casi 36 W!
@MikeJ-UK - ¿Cuánto tiempo? La MCU apagará el motor en uno o dos milisegundos. La disipación de potencia típica será de solo 0,675 W.
Cierto, supongo, ¡siempre y cuando el OP no establezca puntos de interrupción inconvenientes en su depurador!
@MikeJ-UK - ¡Jaja! Sí. He quemado motores antes debido a puntos de interrupción. Pero ese problema es el mismo, independientemente de lo que se use para detectar la corriente. ¡No olvide que la disipación del motor será de 180 W durante la parada!

Allegro tiene varios circuitos integrados de sensores de corriente, basados ​​en sensores de efecto Hall. El ACS712 puede detectar corrientes de hasta 50 A.

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El ACS712ELCTR-20A-T tiene una sensibilidad de 100 mV/A, por lo que puede usar el ADC del microcontrolador para detectar cuándo se alcanza el umbral de 500 mV (5 A), o mejor, usar un comparador, que interrumpe el microcontrolador. Muchos AVR tienen un comparador en el chip, con una interrupción asignada exclusivamente a él.

El ACS712 tiene una resistencia de ruta de detección de corriente de solo 1,2 mΩ , por lo que incluso a 15 A solo disipará 270 mW , que puede soportar para siempre. Esa es la principal ventaja sobre una resistencia de detección de corriente más tradicional como en la respuesta de Rocketmagnet. Allí necesita una resistencia relativamente alta para obtener el nivel alto de 15 A. Mike calculó que la resistencia de detección de Rocketmagnet disipará 36 W cuando el motor se atasque, por lo que la sincronización es fundamental allí (por un momento, sin tener en cuenta la disipación de 131 W en el motor). Aun así, se recomienda un tipo de 5 W para la resistencia de detección.

El tiempo es crítico sin importar cuál sea la solución. ¡Todos se enfocan en la disipación de 36 W de la resistencia, pero se olvidan por completo de la disipación de 180 W del motor! Ese motor se va a quemar bastante rápido.
@Rocket: mencioné el motor, solo el mío es de 131 W, que es lo suficientemente alto. Sin embargo, tiene razón en que debe responder rápido, pero al menos el sensor Allegro no será un problema. Menciono los 5 W porque la mayoría de las resistencias no permitirán > 10 x potencia nominal, ni siquiera por un momento. Creo que su resistencia de detección se puede elegir más pequeña, ya que la mayoría de los controladores verán 0.7 Vcc ya como alto, y luego a 15 A eso es 0.23 Ω.

Hay estas cosas llamadas interruptores de láminas magnéticas. Básicamente como un relé; una corriente provoca un campo que cierra algunos contactos. Si lanza uno en serie con el motor, debería poder encontrar uno que permanecerá abierto a 1.5 o 2A, pero cerrado a 15A. Conecte a tierra uno de los contactos del interruptor, tire del otro extremo hasta su lógica +V y listo, una señal de entrada digital aislada.

¿Tiene un enlace para interruptores de láminas que pueden cambiar 15 A?
el interruptor de láminas no cambia la corriente de 15A. La corriente de 15A activa el interruptor de láminas. El interruptor en sí cambia una cantidad muy pequeña de corriente a voltaje lógico. Esto proporciona la entrada digital al micro que apaga todo lo que encendió para suministrar los 15A en primer lugar.

No es realmente una solución electrónica sino mecánica: si tiene control sobre la mecánica, puede usar una solución de interruptor en el motor, por ejemplo, transfiriendo de un engranaje pequeño a uno grande que girará menos de una vez durante todo el proceso. Una abolladura en este engranaje podría activar un interruptor. (Así es como lo hace nuestro abre-puertas de garaje).

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