中级
30 分钟

使用TMCS1100A4和ATmega324P实现符合行业标准的精确电流测量

通过精确电流感应最大化性能

Hall Current 12 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 24, 2024

点击板

Hall Current 12 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega324P

通过我们的霍尔效应电流传感解决方案释放潜力,实现AC或DC电流测量的无与伦比的精度,从而实现对电力系统的精细控制。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Hall Current 12 Click基于TMCS1100A4,这是一款精密霍尔效应电流传感器,具有600V隔离工作电压,温度范围内<1%的全量程误差,并提供参考电压,支持来自德州仪器的单向或双向电流传感。输入电流通过内部1.8mΩ导体,产生的磁场由集成的霍尔效应传感器测量,并通过精密信号链放大。该设备的带宽为80kHz,可用于AC和DC电流测量。它针对高精度和温度稳定性进行了优化,补偿了工作温度范围内的偏移和灵敏度。提供给TMCS1100A4 VREF引脚的参考电压决定了零电流输出电压。这个零电流输出电平和灵敏度决定了可测量的输入电流范围,允许单向或双向传感。板载SMD开关标记为VREF SEL,放置在标记为VCC/2和GND的适当位置,可以选择参考电压。在VCC/2位置,TMCS1100A4可以测量±5.75A的

输入电流,而在GND位置则可以测量0.125A至12A的电流。Hall Current 12 Click有两种与MCU通信的方式。TMCS1100A4的输出模拟信号被转发到运算放大器的输入端,即来自德州仪器的LMV321低电压轨到轨运算放大器,代表了低电压操作需求的最具成本效益的解决方案。LMV321运算放大器的输出具有稳定的单位增益,作为缓冲器,使主机MCU可以通过mikroBUS™插座的AN引脚采样TMCS1100A4的输出电压。此外,通过将标记为SENSITIVITY的开关置于LOW或HIGH标记的适当位置,可以增加其输出信号的灵敏度,为用户提供选择降低或增加灵敏度的选项。另一种信号处理方式是使用MCP3221将TMCS1100A4的模拟输出信号转换为数字值,MCP3221是一款来自Microchip的具有12位分辨率的逐次逼近A/D转换

器,使用2线I2C兼容接口。可以通过使用标记为VOUT SEL的板载SMD开关,将其放置在标记为AN和ADC的适当位置进行选择。使用MCP3221时,数据传输速率在标准模式下最高可达100kbit/s,在快速模式下最高可达400kbit/s。此外,此Click板™应与负载串联连接。板载的两个端子连接器用于测量电流,一个端子块用于正电流输入,另一个用于负电流输入。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平,从而使具有3.3V和5V能力的MCU能够正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Hall Current 12 Click hardware overview image
Hall Current 12 Click Current Warning image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 开发板的每个部分

都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

ATmega324P

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

2048

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Signal
PA7
AN
NC
NC
RST
NC
NC
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
PC0
SCL
I2C Data
PC1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Hall Current 12 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - upright/background 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 Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Hall Current 12 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hallcurrent12_calibration - 霍尔电流 12 校准功能

  • hallcurrent12_get_adc - 霍尔电流 12 获取 ADC 功能

  • hallcurrent12_get_current - 霍尔电流 12 获取电流功能

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 HallCurrent12 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for Hall Current 12 Click driver.
 * The demo application reads ADC voltage ( V ) and current ( A ).
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger and calibrates the device offset.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that demonstrates the use of the Hall Current 12 Click board™.
 * In this example, we read and display the ADC voltage ( V ) and current ( A ) data.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @note
 * Switches: 
 *   Sensitivity : Low ( GAIN = 1 ),
 *   Vout_Sel    : AN  ( Analog interface ),
 *   Vref_Sel    : VCC/2 ( bidirectional measurement ).
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hallcurrent12.h"

static hallcurrent12_t hallcurrent12;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;                      /**< Logger config object. */
    hallcurrent12_cfg_t hallcurrent12_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.
    hallcurrent12_cfg_setup( &hallcurrent12_cfg );
    HALLCURRENT12_MAP_MIKROBUS( hallcurrent12_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == hallcurrent12_init( &hallcurrent12, &hallcurrent12_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Calibrating device, remove input current in the next 5 seconds..." );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    if ( I2C_MASTER_ERROR == hallcurrent12_calibration ( &hallcurrent12 ) )
    {
        log_error( &logger, " Calibration Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );
        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Calibration done!" );

    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static float adc_voltage = 0;
    static float current = 0;
    if ( HALLCURRENT12_OK == hallcurrent12_get_adc( &hallcurrent12, &adc_voltage ) )
    {
        log_printf( &logger, " ADC voltage : %.3f V \r\n", adc_voltage );
    }
    if ( HALLCURRENT12_OK == hallcurrent12_get_current ( &hallcurrent12, &current ) )
    {
        log_printf( &logger, " Current     : %.3f A \r\n", current );
        log_printf( &logger, "--------------------------\r\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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