[USB Tester] 2. ATmega328과 전류 센서 ACS712

USB Tester 

 USB Tester은 아래 그림과 같이 ATmega328과 레귤레이터, 전류센서, 그리고 TEXT LCD로 구성되어 있습니다.

[그림 1] USB Tester 블럭 다이어그램

1) ATmega328

 ATmega328은 Atmel사의 8비트 마이크로커느롤러로 다양한 분야에서 널리 상요되고 있으며 , 32kB ISP 플래시메모리, 1kB EEPROM, 2kB SRAM을 가지고 있다. 그리고 전력 소모를 줄이기 위해 6가지의 Sleep Mode(Idle, ADC Noise Reduction, Power Down, Power save, Standby, Extended Standby)를 지원한다. 인터페이스로는 6채널 10bit ADC, 3개의 Timer/Counter 모드와 시리얼 프로그램을 하기위한 USART 를 지원한다. 다음에 ATMega328의 특징을 정리하였다.

• 저전력 AVR 8bit Microcontroller
• 향상된 RISC 아키텍쳐(20MIPS @ 20Mhz)
• 131종 명령세트 (in 1 cycle)
• 32 x 8bit 범용 레지스터 + 주변 컨트롤 레지스터/Multiplie (in 2 cycle)
• 20MHz에서 20MIPS progress
• 32K Byte Flash memory
• 선택적인 Boot code section (used In-System Programming by On-chip Boot Program)
• ISP ( In System Programming ) 어플리케이션영역과 부트영역에 있어 F/W 다운로드 가능
• 1K Byte EEPROM for Data
• 2K Byte internal SRAM
• 프로그램 Lock-ISP을 위한 SPI 인터페이스
• 분리된 프리스케일러와 비교모드를 가진 2개의 8비트 Timer/Counter
• 분리된 프리스케일러와 비교모드, 켭쳐모드를 가진 1개의 16비트 Timer/Counter
• 6개의 PWM 채널
• 분리된 오실레이터에 의한 Real Time Count
• 8 채널, 10bit ADC
• Two-wire Serial 인터페이스
• 1개의 시리얼 UART
• Master/Slave SPI 시리얼 인터페이스
• 프로그램 가능한 Watchdog 타이머
• 아날로그 비교기
• Power-on Reset, 안정된 전원공급을 위한 Programmable Brown-out Detection
• 내부 RC 오실레이터
• 외부와 내부의 인터럽트 소스
• 6개의 Sleep 모드
• 프로그램 가능한 23개의 I/O

• 4.5 ~ 5.5V : ATmega128* 속도- 0 ~ 20

본 USB Tester에는 전류센서 1개와 TEXT LCD만을 사용하기 때문에 ATmega시리즈에서도 핀이 적은 ATmega328을 사용하였다.

2) 전류 센서 (ACS712)

 본 모듈의 사용된 전류 센서는 Vout에 측정되는 전압값을 가지고 전류를 계산하는 센서이다. 이 칩은 VIOUT으로 2.5V의 오프셋 전압을 갖는 전압이 출력된다. 본 USB Teser에 사용되는 전류센서는 ACS712ELCTR-20A-T로 -20~20A의 전류륵 측정할 수있는 전류센서이며, Vnoise는 11mV이다. 그리고 Sensitivity가 100mV/A로 1A당 100mV의 출력 전압의 변화를 보인다.

다음은 본 모듈의 전류 센서 부분의 회로이다.

[그림 2] 전류 센서 회로

 위의 그림에서 전원 +5V에 그려진 DC3은 디커플링 커패시터로 전원에 실려있는 고주파 성분의 Noise를 제거하는 역할을 한다. 그리고 IP+, IP-는 전류 센서를 통해 측정 될 전원 단이다. 이 부분은 USB의 VCC로 직렬 연결될 것이며 전류 센서를 통해 VCC에서 흘러 나오는 전압과 전류를 측정하게 될 것이다.

 또한, ACS712 안에는 OpAmp로 이루어진 필터와 버퍼가 포함되어 있기 때문에 FILTER 핀에서 커패시터를 추가하여 내부 저항과 FILTER의 커패시터로 이루어진 간단한 RC필터를 구현 할 수 있다. 이 RC필터는 장치 출력 신호 대 잡음비 및 그에 따른 출력 신호의 해상도를 향상 시킬 수 있습니다.