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20 分钟

使用 LES 25-NP 和 STM32G474RE 实现最高 25A 的电流检测

面向工业应用的精确且隔离的交流/直流/脉冲电流测量解决方案

Current Sens Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 5月 19, 2025

点击板

Current Sens Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

测量高达 25A 的交流、直流及脉冲电流,完美适用于 UPS 系统与工业电力监测应用

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Current Sens Click 基于来自 LEM USA 的 LES 25-NP 电流传感器,这是一款闭环式多量程传感器,可精确检测高达 25A 的直流、交流及脉冲电流。该器件实现初级与次级电路之间的电气隔离,确保信号完整性与系统电气安全。LES 25-NP 支持模拟输出与数字输出(通过 ADC 转换)两种模式,便于灵活集成至各种系统中。其采用单极性直流供电,简化了电源设计。该传感器具备极低的零点漂移与出色的 dv/dt 抗扰能力,即使在电气噪声严重的环境下也能保持稳定可靠的测量表现。LES 25-NP 遵循多项国际安全与性能标准(包括 IEC 61800、IEC 62109、IEC 62477 

与 UL 508),非常适合用于交流变频驱动器、伺服电机控制器、直流电机转换器、电池供电系统、UPS、开关电源(SMPS)、焊接设备与太阳能逆变器等工业应用。在传感器上方设有跳线配置区域,可根据需求调整额定初级电流。LES 25-NP 支持三种不同的初级连接方式,可测量全电流、半电流或三分之一电流,显著提升在小电流应用中的分辨率。每根导线的初级电阻为 0.72mΩ。数据手册中提供了跳线设置与初级电流额定值、对应电阻及初级圈数之间的对应关系,便于用户根据需求进行配置。LES 25-NP 的模拟输出可通过 Microchip 的 MCP3201 转换为数字信

号。MCP3201 是一款 12 位逐次逼近型 ADC,支持 SPI 接口,或可直接将模拟信号发送至 mikroBUS™ 的 AN 引脚。输出选择可通过板载 SMD 开关 VOUT SEL 进行切换(AN 或 SPI 模式)。为了提供稳定的参考电压用于数字转换,MCP3201 搭配 MCP1525 精密 2.5V 电压参考源,确保转换过程一致准确,最终获得可靠的 12 位数字输出。本 Click 板™ 支持通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电平,兼容各种 MCU 平台。同时,板载还配套提供了易用的软件库与示例代码,可作为开发参考,加快系统集成与应用部署流程。

Current Sens Click hardware overview image

Volitage外部电源开启时,请勿触摸电路板!

注意: 本 Click board™ 在施加高电压时仅限专业人员操作使用。在处理危险电压时,必须特别小心,以确保人身安全。

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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PA15
AN
ID SEL
PC12
RST
SPI Select / ID COMM
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
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
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Current Sens 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

Current Sens 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
本示例演示如何使用 Current Sens Click 板,通过读取并显示输入电流值来实现电流测量功能。

关键功能:

  • currentsens_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构体。

  • currentsens_init - 初始化所有必要的引脚与外设。

  • currentsens_calib_offset - 校准零电流偏移值。

  • currentsens_calib_resolution - 在已知的负载电流(例如 3A)下校准测量分辨率。

  • currentsens_read_current - 读取当前输入电流值(单位:安培)。

应用初始化
初始化驱动程序,并在 3A 负载下进行零点偏移与数据分辨率的校准,以确保后续电流测量的准确性。

应用任务
主循环中,系统每秒左右读取一次输入电流值,并通过 USB UART 显示结果,适用于实时电流监控与调试场景。

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 Current Sens Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Current Sens Click board by reading and
 * displaying the input current measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and calibrates the zero current offset and data resolution
 * at 3A load current.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the input current measurements and displays the results on the USB UART
 * approximately once per second.
 *
 * @note
 * The measurement range is approximately: +/- 85A.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "currentsens.h"

// Load current [A] used for the data resolution calibration process.
#define CURRENTSENS_CALIBRATING_CURRENT   3.0f

static currentsens_t currentsens;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    currentsens_cfg_t currentsens_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.
    currentsens_cfg_setup( &currentsens_cfg );
    CURRENTSENS_MAP_MIKROBUS( currentsens_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == currentsens_init( &currentsens, &currentsens_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_printf( &logger, " Calibrating zero current offset in 5 seconds...\r\n" );
    log_printf( &logger, " Make sure no current flows through the sensor during the calibration process.\r\n" );
    for ( uint8_t cnt = 5; cnt > 0; cnt-- )
    {
        log_printf( &logger, " %u\r\n", ( uint16_t ) cnt );
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    if ( CURRENTSENS_ERROR == currentsens_calib_offset ( &currentsens ) )
    {
        log_error( &logger, " Calibrate offset." );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf( &logger, " Offset calibration DONE.\r\n\n" );

    log_printf( &logger, " Calibrating data resolution in 5 seconds...\r\n" );
    log_printf( &logger, " Keep the load current set at %.1fA during the calibration process.\r\n", 
                CURRENTSENS_CALIBRATING_CURRENT );
    for ( uint8_t cnt = 5; cnt > 0; cnt-- )
    {
        log_printf( &logger, " %u\r\n", ( uint16_t ) cnt );
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    if ( CURRENTSENS_ERROR == currentsens_calib_resolution ( &currentsens, CURRENTSENS_CALIBRATING_CURRENT ) )
    {
        log_error( &logger, " Calibrate resolution." );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf( &logger, " Data resolution calibration DONE.\r\n" );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    float current = 0;
    if ( CURRENTSENS_OK == currentsens_read_current ( &currentsens, &current ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Current : %.1f A\r\n\n", current );
        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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