MicroPython使用ESP32和acs712模块测量电流

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我们在做物联网应用时，电流检测是监控设备能耗、优化电源管理的重要手段，本文介绍如何利用MicroPython开发ESP32与ACS712霍尔电流传感器模块，实现高精度电流测量，并提供硬件连接、代码实现及校准方法，适用于智能家居、工业自动化等场景。

ACS712模块特性

低噪声模拟信号路径，确保信号传输过程中的高信噪比。
通过新增FILTER引脚设置器件带宽，可灵活调节滤波范围以适应不同应用场景。
阶跃输入电流下输出上升时间为5微秒，可快速响应电流变化。
具有80kHz带宽，支持高频电流检测。
在环境温度为25°C时总输出误差仅为1.5%，常温下测量精度高。
小尺寸、薄型SOIC8封装，节省电路板空间，适合紧凑设计。
内阻低至1.2 mΩ，可减少电流测量时的额外功耗。
引脚1-4与引脚5-8之间的最小隔离电压为2.1 kVRMS（千伏有效值，隔离电压单位），电气隔离安全性高。
5.0 V单电源供电，大大简化系统电源设计。
输出灵敏度66至185 mV/A（依型号而定），适配不同量程（±5A/±20A/±30A）。
输出电压与交流或直流电流成比例，可兼容交/直流测量。
出厂校准确保高精度，无需用户额外校准。
极稳定的输出偏移电压，降低温度漂移影响。
近乎零磁滞，可提升重复测量一致性。
输出与电源电压比率相关，电压波动时仍保持比例关系，减少供电不稳定的干扰。

ACS712的典型应用

下图是ACS712的典型应用原理图，ACS712输出模拟信号VOUT（输出电压），该信号与检测范围内的单向或双向交流/直流主电流IP呈线性变化。推荐使用CF（滤波电容）进行噪声管理，其容值需根据具体应用场景选择。

典型应用

管脚说明

编号	名称	描述
1、2	IP+	被测电流输入正极端子，内置保险丝
3、4	IP-	被测电流输入负极端子，内置保险丝
5	GND	信号地端子（参考电平基准）
6	FILTER	连接外部电容以设置器件带宽的引脚（电容值决定滤波频率）
7	VIOUT	模拟信号输出引脚，输出电压与电流值成比例（范围：0~VCC）
8	VCC	模块电源正极输入端子（典型值5V）

ACS712的量程

ACS712根据电流的量程不同有三种不同的芯片，分别是5A、10A和30A的芯片。以5A为例，测量时当电流为0时，输出端电压为2.5V，根据被测电流的方向不同，输出端的电压会大于或小于2.5V，当测量直流电流时，可以通过电压值来判断电流的方向，如果不考虑电流方向，可以取测量值与2.5V差值的绝对值。需要注意的是，输入电压对测量结果会产生明显的影响，在使用时应该尽量保持输入电压的稳定，并且根据输入电压的不同来校准一下零点电压。

ACS712模组

这是万能的某宝能买到的最常见的ACS712电流测量模组，分为5A、10A、30A的量程，不同的量程芯片不一样。
ACS712模组

这个模组电路非常简单，下面是它的原理图：
模组原理图
电路中有一个电源指示led，有两个滤波电容，测量信号直接从7脚接出，使用时需要注意输出管脚电压与输入电路电压的匹问题。

ESP32使用ACS712模块

ESP32的ADC允许的输入电压范围为0_{3.3v，超过此范围可能会导致芯片损坏，而ACS712的额定工作电压是5V，理论上的输出电压为0}5V，会超过ESP32的允许电压，因此，需要使用分压电路对输出电压进行衰减，如下图所示，这是ACS712手册中推荐的一个针对3.3V的AD转换器的电路。

3.3V MCU应用电路

通过电阻分压后，输出端的电压为4V，通过一个二极管后，压降约为0.7V，所以输出电压的最大值为：5*0.8-0.7=3.3V。

源码示例

下面是使用MicroPython和ESP32读取ACS712电流值的例子，可以根据自己不同的情况来确定零电流时的电压


SENSITIVITY = 0.1 # 100mV/A（ACS712-20A型号）
ZERO_VOLTAGE = 2.345  # 零电流时电压

def read_current(adc):
    """读取电流值（单位：A）"""
    sum_val = 0
    for _ in range(20):
        sum_val += adc.read()
        time.sleep_ms(1)
    adc_value = sum_val / 20
    print("adc 值：", adc_value)
    voltage = adc_value * 3.3 / 4095
    print("电压值：", voltage)
    return (voltage - ZERO_VOLTAGE) / SENSITIVITY

def main():
    # ADC配置（GPIO4）
    adc = machine.ADC(machine.Pin(4))
    adc.atten(machine.ADC.ATTN_11DB)  # 0-3.3V量程
    for i in range(100):
        print('current is：', read_current(adc))
        time.sleep(1)
main()