初学者
10 分钟

通过使用ZSC31050和ATmega32放大和校正各种重量传感器的信号,实现高精度重量测量

高度精确的放大和传感器特定的桥接和温度传感器信号校正

Load Cell 8 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 24, 2024

点击板

Load Cell 8 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega32

提供重量和力的读数,适用于各种应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Load Cell 8 Click基于Renesas的ZSC31050,这是一款高级差分传感器信号调节器。ZSC31050为桥式和温度传感器信号提供精确的放大和传感器特定的校正。它具有16位RISC MCU,运行多项式校正算法,以数字方式补偿传感器偏移、灵敏度、温度变化和非线性。它支持信号跨度从1mV/V到275mV/V的各种电阻桥传感器,适用于工业、医疗和消费应用。此IC适用于测量压力、力和位置等的传感器。ZSC31050集成了模拟和数字路径,其中模拟部分配置为差分以增强抗噪声能力。这种设置使得在共模范围内能够放大正负信号。差分信号首先通过可编程增益放大器(PGA)进行初始放大,然后通过多路复用器(MUX)将来自各种来源的

信号通道传送到ADC进行数字转换。使用标准I2C接口,Load Cell 8 Click与主机MCU通信,以将一组校准系数编程到片上EEPROM中。它支持高达400kHz的通信频率,并使用mikroBUS™插座的EN引脚作为IC使能功能。Load Cell 8 Click提供多种输出模式,如模拟电压、电流回路(4到20 mA)和PWM。输出信号的路径通过OUT SEL跳线选择,通过mikroBUS™插座上的AN引脚或未连接的J2头上的OUT引脚引导到外部应用。其他跳线包括VBR SEL,用于选择ADC的外部参考电压,当设置为VDDA位置时,推荐用于比率计桥,以及IN3 SEL,允许使用IN3引脚进行外部电压模式操作、外部时钟或作为比率信号测量点。此Click板

还可以通过IR TEMP跳线与温度传感器接口,选择与校准和校正过程中温度相关测量的输入。选择可以在内部传感器(D1二极管形式)和使用外部电阻进行温度测量(需在RT上安装)之间进行。它还包括可配置的IO1和IO2 LED,用于指示报警状态,以及未连接的J1和J2头,包含各种信号,有些是ZSC31050已用信号的重复,有些用于外部使用。此Click板可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,此Click板配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Load Cell 8 Click hardware overview 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

default

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 Output
PA7
AN
Device Enable
PA6
RST
ID COMM
PA5
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

Load Cell 8 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 Load Cell 8 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • loadcell8_read_raw_adc - 此函数使用I2C串行接口读取原始ADC值。

  • loadcell8_tare_scale - 此函数通过I2C串行接口计算空容器的原始ADC读数cell_data进行去皮。

  • loadcell8_calibration_weight - 此函数通过I2C串行接口计算输入校准重量的cell_data来校准重量。

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 Load Cell 8 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Load Cell 8 click by measuring the weight
 * in grams of the goods from the load cell sensor connected to the click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and reads the tare scale of the empty container, and after
 * that, it calibrates the weight scale with a known calibration weight.
 *
 * ## Application Task
 * The demo application measures weight and shows the measurement of scales in grams [ g ].
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "loadcell8.h"

static loadcell8_t loadcell8;
static log_t logger;

static loadcell8_data_t cell_data;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    loadcell8_cfg_t loadcell8_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.
    loadcell8_cfg_setup( &loadcell8_cfg );
    LOADCELL8_MAP_MIKROBUS( loadcell8_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == loadcell8_init( &loadcell8, &loadcell8_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( LOADCELL8_ERROR == loadcell8_default_cfg ( &loadcell8 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_printf( &logger, " Remove all goods from the scale in the following 5 sec.\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " Calculating tare scale...\r\n" );
    if ( LOADCELL8_OK == loadcell8_tare_scale( &loadcell8, &cell_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " Tarring complete!\r\n\n" );
    }
    else 
    {
        log_error( &logger, " Calculating tare scale." );
        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, " Place a %ug calibration weight on the scale in the following 5 sec.\r\n", 
                ( uint16_t ) LOADCELL8_WEIGHT_100G );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, " Calibrating weight...\r\n" );
    if ( LOADCELL8_OK == loadcell8_calibration_weight( &loadcell8, LOADCELL8_WEIGHT_100G, &cell_data ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Calibration complete!\r\n\n" );
    } 
    else 
    {
        log_error( &logger, " Calibrating weight." );
        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, " ___________________\r\n" );
    log_printf( &logger, " Start measurements:\r\n" );
    log_printf( &logger, " ___________________\r\n" );
    Delay_ms ( 500 );
}

void application_task ( void ) 
{
    float weight_g = 0;
    if ( LOADCELL8_OK == loadcell8_get_weight( &loadcell8, &cell_data, &weight_g ) )
    {
        log_printf( &logger, " Weight : %.2f g \r\n", weight_g );
    }
    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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