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30 分钟

借助 ADA4571 和 ATmega328P 进入角度和线性位置传感的新时代

探索 AMR 的强大功能

AMR Angle Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

AMR Angle Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

利用此解决方案实现精确和非接触的绝对位置测量、磁性角度位置传感、执行器控制和多种定位应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AMR Angle Click基于ADA4571,这是一款具有集成信号调理放大器、ADC驱动器和用于温度补偿的温度传感器的各向异性磁阻(AMR)传感器,来自Analog Devices。它产生两个模拟输出,指示周围磁场的角位置。它包含了一个封装内的两个芯片,一个是AMR传感器,另一个是固定增益的仪器放大器,增益为40。在180°范围内,角度精度优于0.2°,在0.5英寸范围内的线性精度为2mil(0.002英寸),具体取决于所使用磁铁的尺寸。ADA4571包含两个相对角度为45°的惠斯通电桥。在x-y传感器平面内旋转的磁场会产生两个正弦输出信号,其频率为传感器和磁场方向之

间的角度的两倍。在x-y平面的均匀场内,输出信号与z方向(空气间隙)的物理放置无关。AMR Angle Click通过3-Wire SPI串行接口使用LTC1407与MCU通信,LTC1407是一款12位3MSPS ADC,具有两个1.5MSPS同时采样的差分输入,来自Analog Devices。LTC1407使用SPI接口同时对两个传感器通道进行采样,允许在一条数据线上访问两个通道。此外,它还具有一些GPIO引脚上的附加功能,例如电源关闭模式、增益控制和温度监测。标记为PD的电源关闭功能通过PWM引脚路由到mikroBUS™插座,关闭设备。它将输出设置为高阻抗,以避免电流消耗,而

VTEMP路由到AN引脚可用于温度监测或校准目的。增益控制,标记为GC,路由到mikroBUS™插座的RST引脚上,通过将此引脚切换到高电平来激活。在此模式下,AMR传感器幅度输出被补偿以减少温度变化,从而产生更高且受控的输出电压水平。它还可以用作传感器自我诊断功能,通过比较启用和禁用时的正弦和余弦幅度输出,例如半径检查。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压水平转换。此外,它配有包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

AMR Angle Click top side image
AMR Angle Click bottom side 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

Temperature Monitoring
PC0
AN
Gain Control
PD2
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Power-Down Mode
PD6
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

AMR Angle 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
Board mapper by product8 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

该库包含 AMR Angle Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • amrangle_angle_read - 此函数读取角度(以度为单位)。

  • amrangle_read_vtp_temp - 此函数使用VTP引脚电压返回计算的温度。

  • amrangle_gain_control_mode - 此函数设置增益控制模式引脚,用于补偿传感器输出振幅,以减少温度变化的影响。

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 AMRAngle Click example
 *
 * # Description
 * This demo application shows the performance of AMR Angle
 * Click by reading and presenting the temperature and angle
 * results on the UART log.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Starts up the UART LOG, SPI and ADC drivers. Performs the
 * default settings like setting the adc vref, resolution and 
 * gpio pins.
 *
 * ## Application Task
 * The application task consists of reading the temperature
 * and angle data from the sensor and sending that data to the
 * UART log every second.
 *
 * @author Stefan Nikolic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "amrangle.h"

static amrangle_t amrangle;
static log_t logger;

static float temperature_res;
static float angle_res;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;              /**< Logger config object. */
    amrangle_cfg_t amrangle_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.

    amrangle_cfg_setup( &amrangle_cfg, AMRANGLE_ARM_TOOLCHAIN );  // Change when switching profile
    AMRANGLE_MAP_MIKROBUS( amrangle_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = amrangle_init( &amrangle, &amrangle_cfg );
    if ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    amrangle_default_cfg( &amrangle );
    Delay_ms ( 500 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    temperature_res = amrangle_read_vtp_temp( &amrangle );
    angle_res = amrangle_angle_read( &amrangle );
    log_printf( &logger, " Temperature: %.2f C\r\n", temperature_res );
    log_printf( &logger, " Angle: %.2f degrees\r\n", angle_res );
    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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