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感谢LDC1101和PIC18LF25K40,享受高分辨率电感到数字转换

电感与数字相遇

LDC1101 click with Curiosity HPC

已发布 6月 25, 2024

点击板

LDC1101 click

开发板

Curiosity HPC

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18LF25K40

我们的电感转数字转换器解决方案重新定义了精密传感,提供无与伦比的准确性和多功能性,适用于汽车、自动化和医疗等行业的应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LDC1101 Click 基于德州仪器的LDC1101,这是一款集成的高分辨率、高速电感到数字转换器。该IC是一款多功能电感转换器,用于快速、短距离、非接触式的物体位置、旋转或运动检测。由于其技术允许在恶劣环境中进行精确和可靠的电感感应,LDC1101非常适合工业和汽车应用。LDC1101使用标准的SPI接口与主机MCU通信。两个感应核心独立工作。一个核心提供16位分辨率的快速阻抗和电感(RP+L)读数,而另一个核心提供24位高分辨率的电感(LHR)测量。在RP+L模式下无需输入时钟,但LHR模式需要在CLKIN引脚上提供时钟信号。因此,CLKIN引脚路由到mikroBUS™ PWM引脚。没有该引脚上的有效时钟,LHR模式将不可用。LDC1101提供两种低功耗模式:关机模式和睡眠模式。在这两种模式下,IC不会主动运行任何转换。在关机模式下,LDC1101的所有部分都被关闭,因此消耗最少的电流。在睡眠模式下,LDC1101的逻辑部分变

得活跃,并用于配置工作参数。配置IC只有在睡眠模式下才有效。在活动模式下,整个IC变得操作,消耗最多的电量。主要工作原理基于测量由PCB铜迹线和电容器形成的LC振荡器的参数:当导电物体接近时,它会与LDC1101 IC驱动的LC振荡器磁性耦合。然后,LDC1101测量维持振荡所需的能量。振荡器电路的功率损失与导电物体的阻抗成正比,然后采样并成为可用的数字值。由于阻抗值受物体距离影响,因此可以用来确定其与LC振荡器的距离。同样,可以通过固定的已知距离和导电物体测量阻抗(和电感)参数来确定其成分。在这种情况下,PCB铜迹线成为阻抗传感器。当需要更精确的电感感应时,LHR模式是更好的选择。与阻抗不同,导电物体的电感不受其温度的太大影响。利用LDC1101测量LC振荡器的谐振频率的能力,还可以精确测量物体的距离。LC振荡器的谐振频率受与其磁性耦合的导电物体的影响。LC振荡器的谐振频率是电感的函

数,因此通过测量谐振频率的变化,可以非常准确地计算导电物体的影响及其距离。然而,要使用LHR模式,需要在mikroBUS™ PWM引脚上提供精确的时钟信号。集成的中断引擎允许向主机MCU报告各种事件。例如,在结果被另一个转换周期破坏之前读取数据很重要。中断可以在RP+L模式和LHR模式的转换周期结束时触发,以便MCU在下一个转换开始之前获取数据。当阈值被超过时,LDC1101也可以触发中断。如果转换数据低于或高于配置的电感和阻抗参数阈值,将触发中断事件。根据中断类型,在中断的情况下,LDC1101的INTB引脚将被驱动到低逻辑电平。此引脚与SDO引脚复用,因此在使用此引脚作为中断输出时需要遵循某些程序:除了将SDO/INTB引脚配置为中断引脚外,还需要将板载SMD跳线切换到适当位置,将中断信号路由到mikroBUS™的INT引脚。

LDC1101 Click top side image
LDC1101 Click bottom side image

功能概述

开发板

Curiosity HPC(High Pin Count)开发板专为快速开发嵌入式应用而设计,支持 Microchip 提供的 28 和 40 引脚的 8 位 PIC 微控制器。这款开发板拥有两个独特的 PDIP 插座,周围是双排扩展接头,允许连接到所安装 PIC 微控制器的所有引脚。它还包含一个强大的板载 PICkit™ (PKOB),免除了外部编程/调试工具的需要,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™ 连接,一个 USB 连接器,一组指示 LED,按键开关和

一个可变电位器。所有这些功能使您能够结合 Microchip 和 Mikroe 的力量,更有效地创建定制的电 子解决方案。Curiosity HPC 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。集成的板载 PICkit™ (PKOB) 支持所有支持的设备的低压编程和在线电路调试。当与 MPLAB® X 集成开发环境(IDE,版本 3.0 或更高)或 MPLAB® Xpress IDE 结合使用时,在线电路调试允许用户快速运行、修改

和排除他们的定制软件和硬件的故障,无需额外的调试工具。此外,它还包括一个通过 USB Micro-B 连接器为开发板提供的干净且调节过的电源供应模块,以及 mikroBUS™ 本身支持的所有通信方法。 Curiosity HPC 开发板允许您仅通过几个步骤就创建新的应用程序。由 Microchip 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。

Curiosity HPC double 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

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
RA3
CS
SPI Clock
RB1
SCK
SPI Data OUT
RB2
MISO
SPI Data IN
RB3
MOSI
Power supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Time-Base Clock
RC2
PWM
Interrupt
RB5
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

LDC1101 click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity HPC front no-mcu image hardware assembly

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

Curiosity HPC front no-mcu image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Curiosity HPC Access 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 image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 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

此库包含LDC1101 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • ldc1101_get_rp_data - 读取RP数据的功能

  • ldc1101_get_l_data - 读取L数据的功能

  • ldc1101_get_interrupt - 获取中断引脚状态的功能

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 
 * \brief Ldc1101 Click example
 * 
 * # Description
 * Example demonstrates measurement of inductance change depending on the linear motion of the metal object.
 * Induction of the linear metal position depends on the type of metal and the configuration.
 * 
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes I2C module and sets CS pin as OUTPUT and PWM and INT pin sa INPUT.
 * Driver intialization, standard configurations and start measurement.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads RP data and logs data to USBUART every 1 sec.
 * 
 * \author Nenad Filipovic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ldc1101.h"

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

static ldc1101_t ldc1101;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    ldc1101_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.

    ldc1101_cfg_setup( &cfg );
    LDC1101_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    ldc1101_init( &ldc1101, &cfg );

    log_printf( &logger, "     LDC1101 Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    
    ldc1101_default_cfg ( &ldc1101 );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t rp_data;
    
    rp_data = ldc1101_get_rp_data( &ldc1101 );
    log_printf( &logger, " Inductive Linear Position : %u\r\n", rp_data );
    
    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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