初学者
10 分钟

使用XTR116和ATmega328P设计一个4-20mA电流环标准的发射器

在工业环境中长距离传输模拟信号(如传感器数据)

4-20 mA T Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

4-20 mA T Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

在4-20mA电流环内实现精确的电流缩放和输出限制功能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

4-20mA T Click基于德州仪器的XTR116,这是一款两线电流变送器。XTR116可以通过精密电流输出转换器提供精确的电流缩放和输出电流限制功能。它设计用于在工业标准电流环中传输模拟4到20mA信号。在这个板子上,XTR116的输出环路电流通过桥式整流器到达VLOOP螺钉端子。二极管桥在环路供电电压上造成1.4V的损失。宽范围的环路供电范围可以在7.5V到

36V之间,具有低跨度和非线性误差。由于XTR116上 的输入偏置电压很小,因此这个板子使用了Microchip的12位DAC MCP4921,具有可选的2倍缓冲输出和SPI接口。由于XTR116集成了电源调节器和参考电压模块,MCP4921接收其所需的电源和参考电压以进行正确的数据转换。它通过三根mikroBUS™ SPI线与主控MCU通信,通过Analog Devices的隔离器

ADuM1411进行隔离,这是一个四通道10Mbps数据速 率数字隔离器,以确保更高的电压不会损坏目标微控制器。此Click板可以通过板载跳线选择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。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,可用作进一步开发的参考。

4-20 mA T Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB3
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!”

Click board™ 原理图

4-20 mA T Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 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
Arduino UNO 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

这个库包含了4-20mA T Click驱动程序的API。

关键函数:

  • c420mat_dac_output - 此函数设置DAC的输出。

  • c420mat_set_i_out - 此函数将输出电流设置为所选值。

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 C420mat Click example
 * 
 * # Description
 * This aplication changes the value of the output current.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes Click SPI driver.
 * 
 * ## Application Task  
 * Periodically changes Iout value.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c420mat.h"

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

static c420mat_t c420mat;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c420mat_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.

    c420mat_cfg_setup( &cfg );
    C420MAT_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c420mat_init( &c420mat, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
   c420mat_set_i_out( &c420mat, 56 );                   // sets Iout to 5.6mA
   Delay_ms ( 1000 );
   Delay_ms ( 1000 );
   Delay_ms ( 1000 );
   c420mat_set_i_out( &c420mat, 158 );                  // sets Iout to 15.8mA
   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

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。