Arduino based Current Transformer TA12-100 for AC Current Sensor

โครงงานการใช้งานหม้อแปลงตรวจจับกระแส (Current Transformer : CT) รุ่น TA12-100 ในราคาที่ไม่สูงมากนัก สามารถนำมาใช้วัดค่ากระแสไฟฟ้า (แบบกระแสสลับ) ที่เกิดขึ้นในวงจรเพื่อแสดงผล (Current monitoring sensor) หรือใช้ในการป้องกันกระแสเกินให้วงจรต่างๆ ก็ได้ (Over current protection) โดยเรานำมาต่อใช้งานแบบเดี่ยวร่วมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกเล็กน้อยหรือต่อใช้งานร่วมกับบอร์ดควบคุม Arduino ก็ได้เช่นกัน

รูปที่ 1 และรูปที่ 2 เป็นลักษณะของหม้อแปลงตรวจจับกระแส (Current Transformer : CT) รุ่น TA12-100 ที่มีขนาดเล็กและคอนเน็กเตอร์สำหรับต่อใช้งาน โดยผู้ใช้งานสามารถนำไปใช้งานได้ง่าย ซึ่งแนะนำให้ต่ออุปกรณ์ร่วมเพิ่มเติมเล็กน้อยเพื่อให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานหลากหลาย

Datasheet for Current Transformer TA12-100

รูปที่ 3 และรูปที่ 4 สเปกของหม้อแปลงตรวจจับกระแส การต่อวงจร ขนาดและลักษณะของการต่อตัวต้านทาน (RL) ให้กับหม้อแปลงตรวจจับกระแส ซึ่งในรุ่น TA12-xxx มีให้เลือกใช้งานได้หลายแบบ นอกจากนี้ภาพวาดขนาดช่วยให้สามารถนำไปออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ได้ถูกต้อง

สำหรับรูปที่ 5 และรูปที่ 6 แสดงการต่อวงจรเพื่อทดลองหม้อแปลงตรวจจับกระแสและบอร์ดควบคุม Arduino NANO โดยจะสังเกตเห็นว่าบนเบรดบอร์ดจะมีวงจรเพิ่มเติม สำหรับทำหน้าที่เร็กติไฟสัญญาณและขยายสัญญาณให้เหมาะสม เพื่อส่งต่อให้บอร์ดควบคุมอ่านค่ากระแสได้ง่าย ในรูปที่ 6 จะใช้หม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 12V และตัวต้านทานขนาด 20 โอห์มและ 10 โอห์มทำหน้าที่กำเนิดกระแสไฟฟ้าในการทดลอง

/*
  Arduino Current Transformer for TA12-100 AC Current Sensor 
  Code Arduino ref. https://forum.arduino.cc/t/reading-from-a-ct-sensor-pin-affected-by-seven-segment-displays-switching-on-and-off/896700/36 
*/

int sensorTA12 = A1;
float ReadValue;

void setup() 
{
   Serial.begin(9600);
   pinMode(sensorTA12, INPUT_PULLUP);
}

void loop()
{
   ReadValue = ((analogRead(sensorTA12)) * 5.0)/1024.0;
   Serial.print("Read AC Current =  ");
   Serial.print(ReadValue);   
   Serial.println("A ");
}

โปรแกรมสำหรับบอร์ดควบคุม Arduino NANO (ข้างบน) โดยจะรับสัญญาณอินพุตเข้าที่ขาอะนาลอก A1 จากนั้นสัญญาณที่ได้จะถูกนำมาคำนวณให้อยูในสเกล 0-5A ด้วยคำสั่ง ReadValue = ((analogRead(sensorTA12)) * 5.0)/1024.0; ถัดมาโปรแกรมจะส่งผลที่ได้ออกไปแสดงผลผ่าน Serial monitor ด้วยคำสั่ง Serial.print(ReadValue); โดยผู้อ่านสามารถปรับแต่งโปรแกรมหรือพัฒนาได้ตามต้องการ

ในรูปที่ 7 ถึงรูปที่ 10 เป็นการทดลองเมื่อใช้ตัวต้านทานขนาด 20 และ 10 โอห์มเป็นโหลด และวัดกระแสด้วยแคล้มมิเตอร์และการวัดกระแสด้วยบอร์ดควบคุม Arduino NANO ซึ่งผลที่ได้จากวัดค่ากระแสทั้ง 2 แบบใกล้เคียงกัน โดยเราสามารถปรับแต่งวงจรได้ตามการนำไปใช้งาน

สำหรับรูปที่ 11 และรูปที่ 12 เป็นวงจรที่ใช้ในการทดลองโครงงานและลักษณะของการทดลองทั้งหมด เพื่อเป็นแนวทางเบื้องต้นสำหรับนำหม้อแปลงตรวจจับกระแส (Current Transformer : CT) รุ่น TA12-100 มาใช้งานด้วยการต่ออุปกรณ์ร่วมเพิ่มเติมต่างๆ ไม่มากนัก ทั้งนี้ราคาของตัวหม้อแปลงตรวจจับกระแสรุ่นนี้ไม่สูงและนำไปประยุกต์ได้หลากหลาย

Reference

1. https://www.mondaykids.com/monday-kids-2pcs-ac-current-sensor-current-transformer-5a-analog-electricity-meter-for-arduino-analog-current-meter-module-brick-transformer.html
2. https://forum.arduino.cc/t/reading-from-a-ct-sensor-pin-affected-by-seven-segment-displays-switching-on-and-off/896700/36
3. http://www.electronicoscaldas.com/datasheet/TA12-TA12L-Series_YHDC.pdf
4. https://forum.arduino.cc/t/reading-from-a-ct-sensor-pin-affected-by-seven-segment-displays-switching-on-and-off/896700/19
5. https://circuitdiagrams.in/ac-current-measurement-using-arduino/