中级
20 分钟

在不破坏电路的情况下通过 MCP607、MCP3221 和 STM32F410RB 实现精准的交流电流测量

具备多种输出选项的安全非侵入式交流电流测量解决方案

AC Current 2 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 5月 05, 2025

点击板

AC Current 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

安全测量交流电流,无需直接接触,适用于高压系统的安全监测

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AC Current 2 Click 是一款附加板,专为对导体中流动的交流电(AC)进行安全且精确的测量而设计。它特别适配 MIKROE 提供的 AC Current Sensor - 30A 等非接触式电流传感器,能够在不直接接触电路的情况下,监测高压装置中的电流,例如市电线路。凭借其电气隔离和非侵入式设计,该板非常适用于电流消耗监测、安全系统以及其他对用户安全和电路完整性有高要求的交流电流测量应用。本板配备了 3.5mm 音频插孔和接线端子,便于用户根据传感器探头的不同连接方式进行灵活安装。传感器探头基于电磁感应

原理运行,类似变压器,但没有初级线圈。导体中流动的交流电自然产生所需的电磁场,实现电流感应。探头采用可分式铁芯设计,可轻松夹住电缆进行测量,无需更改或干扰现有电气系统。为保证信号质量,传感器输出的电压首先通过 RC 滤波器,有效抑制电磁干扰(EMI)和射频噪声。随后,信号由 Microchip 出品的 MCP607 运算放大器进行放大,该器件具备轨到轨输出、极低的偏置电压与输入偏置电流,确保在各种工况下依然保持测量的准确性与稳定性。接着,放大的信号由 MCP3221 进行模数转换

(ADC),这是一款 12 位逐次逼近型 ADC,通过标准 I2C 接口与主控 MCU 通信。除数字输出外,AC Current 2 Click 还通过 AN 引脚提供模拟信号输出,用户如有需要可直接访问放大后的原始信号。该 Click 板™ 通过 VCC SEL 跳线支持 3.3V 和 5V 逻辑电平,方便不同电压等级的 MCU 正确连接通信接口。此外,本板还附带易于使用的软件库和示例代码,为二次开发提供便利参考。

AC Current 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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 STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

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

AC 电流传感器是一种非侵入式设备,专为测量交流电流而设计。该分体式传感器可以轻松夹在火线或零线上,使其在各种应用中具有很强的通用性。它广泛应用于交流电机、照明设备和空气压缩机的电流测量、监控和保护。传感器的主要特点包括开口尺寸为 13mm x 13mm,导线长度为 1米,壳体与输出之间的介电强度为 1000V AC/1 分钟 5mA。它的工作温度范围为 -25°C 至 +70°C,符合 B 级电阻标准。内置采样电阻(RL)为 186Ω,非线性度为 ±3%。输出模式范围为 0 至 1V,可容纳输入电流从 0 到 10A AC。该 AC 电流传感器还具备符合 UL94-VO 的阻燃特性,确保在各种电气应用中进行可靠且安全的电流监控。

AC Current 2 Click 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

AC Current 2 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 STM32F410RB 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

AC Current 2 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 AC Current 2 Click 板,从连接到 Click 板输入端的交流电流传感器读取测量值。

关键功能:

  • accurrent2_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构为默认初始值。

  • accurrent2_init - 初始化使用此 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • accurrent2_read_current - 从 AC 电流传感器(30A/1V)读取电流测量值。

应用初始化
初始化驱动程序和日志记录器。

应用任务
持续读取交流电流值,并以安培(A)为单位记录测量数据。

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 AC Current 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates how to use the AC Current 2 Click board for reading
 * the measurements from the AC Current sensor attached to the Click board input.
 *
 * The demo application is composed of two sections:
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Continuously reads the AC current value and logs the measured data in amperes (A).
 *
 * @note
 * The AC Current sensor [MIKROE-2524] required for this Click board should
 * have a specification of 30A/1A.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "accurrent2.h"

static accurrent2_t accurrent2;   /**< AC Current 2 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    accurrent2_cfg_t accurrent2_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.
    accurrent2_cfg_setup( &accurrent2_cfg );
    ACCURRENT2_MAP_MIKROBUS( accurrent2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = accurrent2_init( &accurrent2, &accurrent2_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 current = 0;
    if ( ACCURRENT2_OK == accurrent2_read_current ( &accurrent2, &current ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " AC Current : %.3f 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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