基于 ACS712 传感器的 Arduino 交流电流精准测量（真有效值）
元器件与物料
| Arduino UNO | ×1 |
| ACS712 30A 模块（霍尔效应，隔离测量） | ×1 |
| OLED I²C 128×32 或 LCD 1602 I²C | ×1 |
| 白炽灯泡 + 可控硅调光器（测试负载） | ×1 |
| 万用表（参考校准） | ×1 |
项目简介
本教程演示如何使用 ACS712 霍尔效应电流传感器配合 Arduino 实现真有效值 (TRMS) 交流电流测量。区别于仅适用于正弦波的峰峰值法，TRMS 算法可准确测量调光器切相波形等非线性负载电流。文中提供三阶段代码演进：波形观测 → 峰峰值法（仅正弦波） → 滤波器库 TRMS 法（通用波形），并给出 LCD/OLED 显示方案。
⚠️ 安全警告
涉及市电操作，必须具备电气安全知识，建议使用隔离变压器或电池供电测试，严禁带电插拔传感器！
ACS712 选型建议
- 5A/20A/30A 三档灵敏度分别为 185/100/66 mV/A。
- 家用小电流场景推荐 5A 或 20A 版本，30A 版本在小电流下分辨率差、波动大。
- 校准参数（斜率/截距）随量程不同而异，文中给出标定方法。
测试 1：波形观测（Code_1）
接线：VCC→5V，GND→GND，OUT→A0。负载串联火线通过 ACS712 端子台。
#define CURRENT_PIN A0
void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(CURRENT_PIN, INPUT); }
void loop() {
float val = analogRead(CURRENT_PIN);
Serial.println(val);
delay(100); // 调整延时直到串口绘图器显示稳定正弦波
}
串口绘图器可看到正弦波；调光器全开时为完整正弦，半波/切相时波形畸变。
测试 2：峰峰值法 RMS（Code_2，仅适用正弦波）
#define SAMPLES 300
#define ACS_PIN A0
float highPk=0, lowPk=1024, ampPkPk, ampRMS;
void loop() {
readAmps();
ampRMS = ampPkPk * 0.3536 * 0.06; // 0.3536=1/(2√2)，0.06 为经验校准系数
Serial.print(ampRMS); Serial.print("\t"); Serial.println(ampPkPk);
delay(200);
}
void readAmps() {
highPk=0; lowPk=1024;
for(int i=0;ihighPk) highPk=v;
if(v 调光器全开时与万用表一致；切相至 1/4 波形时读数偏高（0.36A vs 0.21A），说明峰峰值法失效。
测试 3：Filters 库 TRMS 算法（Code_3，通用波形）
使用 Filters 库（统计滑动窗口计算 σ），实现真有效值。
#include <Filters.h>
#define ACS_PIN A0
float testFreq = 50;
float windowLen = 40.0/testFreq; // 40 个周期滑动窗口
float intercept = 0; // 零点校准
float slope = 0.0752; // 斜率校准（见下文标定）
float ampsTRMS;
unsigned long prevMs=0, printPeriod=1000;
void loop() {
RunningStatistics stats;
stats.setWindowSecs(windowLen);
while(true){
float v = analogRead(ACS_PIN);
stats.input(v);
if(millis()-prevMs >= printPeriod){
prevMs = millis();
ampsTRMS = intercept + slope * stats.sigma();
Serial.print("\t Amps: "); Serial.println(ampsTRMS);
}
}
}
校准方法（关键）
- 零电流时观察
stats.sigma()，若非 0，设intercept = -sigma消除偏移。 - 接已知负载（如 75W 灯泡 @ 230V → 理论 0.326A），记录读数
measured，计算slope = 理论值 / measured。 - 将两参数写入代码，再次验证。
测试 4：LCD/OLED 显示（Code_ACS712_LCD / _OLED）
接线同测试 1，仅在循环中将串口输出改为屏幕显示。LCD 需 LiquidCrystal_I2C 库，OLED 需 Adafruit_SSD1306 + Adafruit_GFX。
// LCD 关键片段
lcd.clear(); lcd.setCursor(2,0); lcd.print(ampsTRMS); lcd.print(" A");
// OLED 关键片段
display.clearDisplay(); display.setTextSize(3); display.setCursor(15,10);
display.print(ampsTRMS); display.println(" A"); display.display();
原理图
测试 1-3 共用接线
LCD I²C 接线
OLED 128×32 接线
代码下载
- Code_1.ino（波形观测）
- Code_2.ino（峰峰值法）
- Code_3.ino（TRMS 串口版）
- Code_ACS712_LCD.ino（LCD 显示版）
- Code_ACS712_OLED.ino（OLED 显示版）
Filters 库下载：GitHub 或教程附件。
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