中级
30 分钟

使用TMCS1100A4和PIC18F25K42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 EasyPIC v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

Hall Current 12 Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F25K42

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

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。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。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 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。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块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外,该板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,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和

基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 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。

EasyPIC v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Signal
RA3
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
RC3
SCL
I2C Data
RC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
2

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Hall Current 12 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

EasyPIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyPIC v8 Access DIPMB 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
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

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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