中级
30 分钟

通过使用LTV-817S和PIC32MZ2048EFM100增强您的电子设备的光隔离能力

信号的守护者:OptoSentry实现完全隔离!

OPTO 4 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 26, 2024

点击板

OPTO 4 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

通过将您的电路与电气噪声和干扰隔离开来,实现更清晰、更可靠的信号传输。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Opto 4 Click基于ON Semiconductor的LTV-817S,这是一款带有高隔离电压的光耦合器。这是一个单通道的光耦合器,它使用微控制器(MCU)的输出引脚提供的低电流来激活其输出级。除了内部偏置LED外,MCU还驱动额外的外部黄色LED,用于指示MCU输出处于高逻辑电平。该LED标记为ON,用于指示光耦合器输出级(导电或非导电)的状态。主机MCU使用mikroBUS™的CS引脚驱动LTV-817S光耦合器的输入级。光耦合器的工作原理非常简单:一个发光元件 - 通常是红外LED - 集成在一块芯片上,与感光元件一起,通常是感光晶体管。LED和感光晶体管在电气上被隔离,但在光学上不是:当内部LED通电时,它发出光,使输出级处的感光晶体管的基极偏置,从而允许电流通过。在实践中,光耦合器可能配备有额外的元件,例如施密特触发器、光敏达林顿对、各种配置的MOSFET等。光耦合器的输出级

用于驱动由ON Semiconductor制造的采用PowerTrench®技术的外部功率MOSFET,例如FDD10AN06A0。由于其极低的导通电阻(通常为10 mΩ,10V),这个MOSFET允许更多的电流流过连接的负载。此MOSFET设计用于开关电路和DC/DC转换器,为这些应用提供了高效率。因此,它的栅极终端上的电容非常低,可以通过相对较高频率的PWM信号进行驱动。光耦合器的输出级连接到外部电源连接器的VIN端子,标记为POWER。当光耦合器的输出级关闭时(mikroBUS™的CS引脚处于高逻辑电平),它将功率MOSFET的栅极连接到VIN电压,从而启用功率MOSFET。当光耦合器的输出级打开时(CS引脚处于低逻辑电平),MOSFET的栅极将通过10K电阻被拉至GND,从而禁用MOSFET。在启用时,功率MOSFET将能够通过连接到LOAD端子的外部负载传导电流。光耦合器的输出级还有

一个绿色LED指示灯,标记为OUT,用于指示POWER端子之间存在有效的电压水平。VIN端子上的欠压电路可防止外部电源电压下降至10V以下。理想情况下,电源电压应保持在12V以上。重要的是外部电源电压保持在10V以上,因为在这种情况下,MOSFET的导通电阻约为10 mΩ,确保通过负载的高电流不会导致明显的热耗散。随着外部连接的电源电压下降,可能会导致功率MOSFET的导通电阻在激活欠压电路之前就足够上升(取决于负载中的电流),从而导致其损坏。因此,外部电源的电压必须保持在10V以上,以确保这个Click board™能够可靠地工作。欠压保护功能可在发生短路情况时关闭负载:在短路事件期间,电源电压可能会下降,导致欠压电路被激活。但是,如果使用合理强大的电源,短路电流可能足以破坏功率MOSFET或输入端子。

OPTO 4 Click top side image
OPTO 4 Click bottom side image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side 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
Optocoupler Input
RPD4
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
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

OPTO 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF MB 1 Access - 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
Curiosity PIC32 MZ EF 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

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

该库包含用于OPTO 4 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • opto4_output_enable - 用于启用或禁用输出的函数

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 
 * \brief OPTO 4 Click example
 * 
 * # Description
 * This click sets power on switch enabled and disabled.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver init.
 * 
 * ## Application Task  
 * The Output voltage enable and disable every 3 sec.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "opto4.h"

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

static opto4_t opto4;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    opto4_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.

    opto4_cfg_setup( &cfg );
    OPTO4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    opto4_init( &opto4, &cfg );
}

void application_task ( )
{
    opto4_output_enable( &opto4, OPTO4_OUTPUT_ENABLE );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    opto4_output_enable( &opto4, OPTO4_OUTPUT_DISABLE );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    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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