初学者
10 分钟

使用 FS102A-0000-3000-G 和 STM32G071RB 实现高达 3000 克的压缩负载检测

基于 TE Connectivity FS10 系列负载传感器和 Microfused 技术的力测量解决方案

Force Cell Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 6月 25, 2025

点击板

Force Cell Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

为您的高精度应用获取可靠且高分辨率的力数据

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Force Cell Click 基于 TE Connectivity FS10 系列中的微型压缩力传感器 FS102A-0000-3000-G,专为嵌入式应用提供高精度力测量能力。该传感器灵敏度为 20mV/V,可测量最大 3000 克(约 30 牛顿)的压缩力,适用于对力感测精度要求较高的各类应用场景。借助 TE Connectivity 高可靠性的 Microfused 技术,该传感器具备出色的量程和零点稳定性、优异的分辨率、卓越的循环寿命和高过载能力,即使在严苛工况下也能长期稳定运行。FS102A-0000-3000-G 的创新设计采用高电阻注塑塑料外壳,传感器应变片信号可直接连接,无需内部 PCB,从而在高温工艺暴露期间提供更优的性能稳定性。Force Cell Click 专为嵌入式系统集成优化,特别适用于可穿戴医疗设备、工业与

消费类电子产品、机器人等对空间、精度和耐久性有严格要求的场合。该 Click 板采用支持 MIKROE 全新功能“Click Snap”的特殊结构设计。与标准版 Click 板不同,该结构允许通过断开 PCB 将主传感器区域独立分离,从而拓展更多灵活的应用场景。得益于 Snap 结构,FS102A-0000-3000-G 可通过访问 1 至 8 号引脚信号实现独立运行。同时,Snap 区域包含一个固定螺丝孔位置,便于用户将其牢固安装在所需位置。传感器输出信号经由德州仪器的 INA333 高性能轨到轨运算放大器进行信号调理与放大,确保对低电平输出信号的高精度稳定放大。放大后的信号会通过 AD SEL 开关进行输出路径选择,用户可根据具体应用选择模拟或数字输出模式。在选择模拟模式时,放大信

号会通过 mikroBUS™ 插槽的 AN 引脚直接输出,便于接入模拟信号处理电路。若选择数字模式,Click 板则启用板载的 Microchip MCP3221 12 位分辨率 ADC,负责高精度数字转换,并通过标准 I2C 两线接口通信,实现与多种 MCU 与数字系统的兼容性。输出模式可通过板载贴片开关 AD SEL 轻松配置,切换至 AN 模式启用模拟输出,切换至 I2C 模式启用数字输出,灵活适应不同设计需求。本 Click board™ 支持 3.3V 与 5V 逻辑电压,通过 VCC SEL 跳线进行选择,从而兼容不同电压等级的 MCU 接口。此外,该板配备完整软件库,包含易于调用的函数与示例代码,方便用户快速开发与集成应用。

Force Cell Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PC0
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
NC
NC
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

Force Cell 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 STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 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 image step 5 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

Force Cell 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 Force Cell Click 板从负载传感器读取施加力的数值(单位:牛顿 N)。应用程序会初始化驱动程序,执行零点校准,并持续测量力值,并将结果通过 USB UART 终端输出。

关键功能:

  • forcecell_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构体为默认值。

  • forcecell_init - 初始化该 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • forcecell_calib_offset - 校准零点偏移值,即无负载时的初始基准。

  • forcecell_read_force - 读取当前施加的力值,单位为牛顿(N)。

应用初始化
初始化日志模块和 Force Cell Click 驱动,并执行零点校准,使传感器在无负载状态下力值为零。

应用任务
每 100 毫秒读取一次当前施加的力值,并以牛顿为单位显示在终端窗口中。

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 Force Cell Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Force Cell Click board by reading the applied force
 * in newtons (N) from a load cell sensor. The application initializes the driver, calibrates the
 * offset, and continuously measures and logs the force value to the USB UART terminal.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the logger and the Click driver, performs offset calibration to null the load cell.
 *
 * ## Application Task
 * Continuously reads and displays the current force value in newtons every 100ms.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "forcecell.h"

static forcecell_t forcecell;   /**< Force Cell Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    forcecell_cfg_t forcecell_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.
    forcecell_cfg_setup( &forcecell_cfg );
    FORCECELL_MAP_MIKROBUS( forcecell_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = forcecell_init( &forcecell, &forcecell_cfg );
    if ( ( ADC_ERROR == init_flag ) || ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    if ( FORCECELL_ERROR == forcecell_calib_offset ( &forcecell ) )
    {
        log_error( &logger, " Offset calibration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float force = 0;
    if ( FORCECELL_OK == forcecell_read_force ( &forcecell, &force ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Force : %.3f N\r\n\n", force );
        Delay_ms ( 100 );
    }
}

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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