初学者
10 分钟

通过使用ZSC31050和PIC32MZ2048EFM100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 Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 24, 2024

点击板

Load Cell 8 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

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

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

Analog Output
RPB4
AN
Device Enable
RA9
RST
ID COMM
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
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
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

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 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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