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30 分钟

通过HMC1512和PIC32MZ2048EFH100探索引人入胜的磁世界

超越旋转

Magnetic rotary Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 24, 2024

点击板

Magnetic rotary Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

了解磁性旋转传感器如何超越简单的旋转,成为创新的必备工具,推动导航系统、医疗设备等领域的进步。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Magnetic rotary Click 基于 Honeywell 的 HMC1512,这是一款磁性位移传感器。HMC1512 IC 的关键特性是其高精度的磁场感应。与市场上大多数依赖霍尔效应的磁性传感器不同,HMC1512 IC 的集成传感器使用 Honeywell 的专有各向异性磁阻 (AMR) 技术生产,提供绝对磁场位置感应,角误差仅为 ±90° 范围内的 0.05°。磁阻感应元件形成一个饱和模式惠斯通电桥,定位在 XZ 平面(与 IC 表面平行)。HMC1512 包含两个集成的电桥,桥 A 和桥 B。这些电桥位于 IC 外壳的中间,是旋转应用的最佳位置。一个电桥相对于另一个电桥物理旋转了 45°,使 HMC1512 IC 能够覆盖 ±90°(2x45°)的全范围,同时保持其感应精度。IC 输出与磁场角度相关的模拟差分电压。选定 mikroBUS™

 电源轨的电压直接应用于 HMC1512 的内部惠斯通电桥。根据结构,在没有磁场的情况下,其输出将设置为电源电压的一半(通常带有 3mV/V 的小偏移)。如果磁场相对于某个电桥定位在 0°,则不会引起该电桥磁阻元件的失衡。然而,在另一个电桥中,由于该电桥旋转了 45°,相同的磁场会使其达到峰值输出。惠斯通电桥的输出被路由到双运算放大器,作为 A/D 转换器的缓冲器。作为双运算放大器,使用了 Microchip 的 MCP6022。该运算放大器偏置到电源电压的一半,增益为 25。然后将两个缓冲信号用作 A/D 转换器的每个通道的输入。Magnetic rotary Click 使用 Microchip 的 MCP3202,这是一款具有 SPI 接口的双通道 12 位 A/D 转换器 (ADC)。该 ADC 具有高分辨率,即使对于更

高要求的应用也能使用。在 0° 时,ADC 将输出其满量程 (FS) 值的一半,当磁场方向的符号朝负方向时将向 0 摆动,当磁场方向的符号朝正方向时将向 4095 摆动。每个电桥输出都路由到单独的 ADC 输入,因此可以独立转换。MCP3202 使用电源电压作为参考电压,允许在输入信号范围内进行 ADC 转换。可以通过 SPI 接口读取转换后的输出值,接口连接到 mikroBUS™ SPI 引脚,便于与大量不同的微控制器 (MCU) 进行接口。该 Click 板可以通过 PWR SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压电平。这种方式允许 3.3V 和 5V 的 MCU 正确使用通信线。此外,该 Click 板配备了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。

Magnetic rotary Click top side image
Magnetic rotary Click bottom side image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。所有 mikroBUS™ 本身支持的 通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件允许您在几分钟内创建新的应用程序。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,它涵盖了原型制作的许多方面。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
RA0
CS
SPI Clock
RG6
SCK
SPI Data OUT
RC4
MISO
SPI Data IN
RB5
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!”

原理图

Magnetic rotary Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
Buck 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ - upright/background 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
Flip&Click PIC32MZ 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

实时跟踪您的结果

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 Magnetic rotary Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • magnrotary_read_adc - 此函数返回 AD 转换的 12 位结果

  • magnrotary_out_volt_adc - 此函数返回 ADC 电压值(以毫伏计算),取决于电压选择

  • magnrotary_get_field_angle - 此函数返回磁场角度(以度为单位),范围从 -90 到 90 度

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief MagneticRotary Click example
 * 
 * # Description
 * On every 500 miliseconds reads a magnetic field angle calculated to degrees for channel A
 * in Single-Ended Mode and logs results on uart terminal. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes peripherals, pins, SPI interface for communication with the device.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads a magnetic field angle calculated to degrees for channel A
 * in Single-Ended Mode and logs results on uart terminal.
 * Repeats operation every 500 milliseconds.
 * Note : The angle can be measured in the range from -90 to 90 degrees.
 * 
 *
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneticrotary.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static magneticrotary_t magneticrotary;
static log_t logger;

static double magn_angle;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    magneticrotary_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    magneticrotary_cfg_setup( &cfg );
    MAGNETICROTARY_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    magneticrotary_init( &magneticrotary, &cfg );
    log_info(&logger, "Magnetic rotary successufully initialized!\r\n");

}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.

    magn_angle = magnrotary_get_field_angle( 
                                            &magneticrotary, MAGNROTARY_CHA_POS_GND_NEG | 
                                                             MAGNROTARY_MSB_ZEROS_ORDER );
    
    log_printf( &logger, "Angle:    %.2lf \r\n ", magn_angle );
    
    Delay_ms( 500 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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