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10 分钟

使用Thermostat Click和STM32G474RE根据检测到的温度控制外部设备

精准温度监测与外部设备自动控制解决方案

Thermostat 6 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 1月 16, 2025

点击板

Thermostat 6 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

基于精确温度监控的自动化控制,非常适合工业自动化、HVAC 系统以及其他对温度敏感的应用

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Thermostat 6 Click 是一款附加板,设计用于精确的温度监控和外部设备的控制。其核心组件包括一个温度探头连接器,可集成 NTC 热敏电阻或其他 RTD 探头以测量温度变化。探头信号通过 MCP6022 处理,这是一款来自 Microchip 的轨到轨输入/输出运算放大器,确保温度监控的高精度和高可靠性。除了精确的温度测量,该板还配备了一个板载微调器,可在 5°C 到 30°C 之间设置所需的工作温度范围。因此,该板在工业自动化、HVAC 系统和其他温度敏感环境中具有很高的适应性。探头检测实时温度变化,而微调器允许用户定义一个温度阈值。通过将探头的读数与设

置的阈值进行比较,该板可以激活或停用其继电器 AZ9403-1C-5DE SPDT(来自 Zettler),从而基于温度条件实现精确且自动化的外部设备控制。板载微调器设置的温度限值可通过 mikroBUS™ 插座的 AN 引脚作为模拟电压输出进行监控。AZ9403-1C-5DE SPDT 继电器的额定线圈电压为 5VDC,接触电流额定值为 10A,能够控制更强大的外部设备。继电器的 SPDT 配置提供了在常开 (NO) 和常闭 (NC) 位置之间切换的灵活性,其激活由 mikroBUS™ 插座的 RLY 引脚控制。橙色 LED 直观地指示继电器的操作状态,确保清晰的反馈和便捷的监控。运算放大器处理的模拟

温度值由 MCP3221 A/D 转换器直接数字化,从而实现温度的精确数字监控。该 12 位分辨率转换器通过 I2C 兼容接口与主 MCU 通信,为进一步处理提供准确可靠的温度数据。该 Click board™ 可通过 VCC SEL 跳线选择在 3.3V 或 5V 逻辑电平下运行。这样,支持 3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,该 Click board™ 配备了一个库,其中包含易于使用的功能和示例代码,可用作进一步开发的参考。

Thermostat 6 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

环氧树脂涂层NTC热敏电阻温度传感器GA10K3A1IA,由TE Connectivity制造,是一款可靠且耐用的温度传感解决方案,以其高精度和可靠性能在各种应用中实现精准的热监测而闻名。该传感器具有±0.5%的β值公差,可确保精确的电阻-温度测量。其导线长度为76毫米(2.992英寸),便于轻松集成到各种系统中。传感器在25°C时的电阻为10kΩ,可在-40°C至125°C(-40°F至257°F)的宽广温度范围内高效运行,最高工作温度为125°C(257°F)。传感器的β值为3976K(25/85),为温度敏感应用提供可靠性能。此外,该传感器符合欧盟RoHS和欧盟ELV法规,确保满足现代环境和安全标准。结合精确性、耐用性和合规性,环氧树脂涂层NTC热敏电阻传感器非常适合用于工业温度监测、HVAC系统、汽车应用以及其他需要精确稳定热感测的环境。其环氧树脂涂层提供额外保护,即使在苛刻条件下也能确保持久性能。

Thermostat 6 Click accessories 1 image

镀镍黄铜NTC热敏电阻探头,型号为A1004BT22P0,由TE Connectivity制造,是一款高质量的温度传感解决方案,适用于各种HVAC/R系统和表面感测应用。此探头以其可靠性和精确性而闻名。其镀镍黄铜传感器外壳具有增强的耐久性和抗环境因素能力,非常适合在苛刻条件下使用。该热敏电阻探头配备22 AWG扁平电缆,并带有开放式电气连接,便于集成到各种系统中。导线长度为3048毫米(120英寸),为多样化安装提供了充足的灵活性。探头在25°C时的电阻为10kΩ,在0°C至70°C的温度范围内具有±0.2°C的高精度。其运行温度范围为-40°C至105°C(-40°F至221°F),可在极寒和高温环境中高效运行。热敏电阻的电气特性包括3976K(25/85)的β值,确保了其精确的温度感测能力。该设备符合欧盟RoHS和欧盟ELV标准,体现了其环保设计和严格法规的遵守。凭借其坚固的结构和可靠的性能,这款镀镍黄铜NTC热敏电阻探头是需要精确稳定温度监测的应用的理想选择,特别适用于采暖、通风、空调系统和其他表面温度感测任务。

Thermostat 6 Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PA15
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Relay Control
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Thermostat 6 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

软件支持

库描述

Thermostat 6 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示了如何使用 Thermostat 6 Click 板,通过读取由板载电位器设置的温度阈值以及连接到输入端的 NTC 热敏电阻 10k 圆柱探头(B57500M0103A005)所测的温度,同时显示继电器状态。当设定的温度阈值低于从 NTC 热敏电阻读取的温度时,继电器会开启。

关键功能:

  • thermostat6_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • thermostat6_init - 初始化函数。

  • thermostat6_get_adc_v_avg - 读取并平均 ADC 电压的采样值。

  • thermostat6_get_an_pin_v_avg - 读取并平均 AN 引脚电压的采样值。

  • thermostat6_get_temperature - 根据电压输入值及 NTC 热敏电阻 10k 圆柱探头(B57500M0103A005)的 R/T 特性图,计算摄氏温度值。

应用初始化
初始化驱动程序和日志功能。

应用任务
读取板载电位器设定的温度阈值以及 NTC 热敏电阻 10k 圆柱探头(B57500M0103A005)测量的温度,并显示继电器状态。如果设定的温度阈值低于 NTC 读取的温度,则继电器开启。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Thermostat 6 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Thermostat 6 Click board by reading
 * the temperature level set using an on-board potentiometer and the temperature
 * from the NTC Thermistor 10k Cylindrical Probe (B57500M0103A005) which is connected
 * to the input, and also displaying the relay state. If the set temperature level
 * is lower than the temperature read from NTC, then the relay switches ON.
 * 
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the temperature level set using an on-board potentiometer and the temperature
 * from the NTC Thermistor 10k Cylindrical Probe (B57500M0103A005) connected to the input,
 * and displays the relay state. If the set temperature level is lower than the temperature
 * read from NTC, then the relay switches ON.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "thermostat6.h"

static thermostat6_t thermostat6;   /**< Thermostat 6 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    thermostat6_cfg_t thermostat6_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    thermostat6_cfg_setup( &thermostat6_cfg );
    THERMOSTAT6_MAP_MIKROBUS( thermostat6_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = thermostat6_init( &thermostat6, &thermostat6_cfg );
    if ( ( ADC_ERROR == init_flag ) || ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float voltage = 0;
    if ( THERMOSTAT6_OK == thermostat6_get_an_pin_v_avg ( &thermostat6, &voltage, THERMOSTAT6_ADC_NUM_SAMPLES_50 ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Set temperature : %.2f[degC]\r\n", thermostat6_get_temperature ( voltage ) );
    }
    if ( THERMOSTAT6_OK == thermostat6_get_adc_v_avg ( &thermostat6, &voltage, THERMOSTAT6_ADC_NUM_SAMPLES_50 ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Read temperature : %.2f[degC]\r\n", thermostat6_get_temperature ( voltage ) );
    }
    if ( thermostat6_get_relay_pin ( &thermostat6 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Set temperature is lower than read temperature! Relay: ON\r\n\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " Set temperature is higher than read temperature! Relay: OFF\r\n\n" );
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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