中级
30 分钟

使用LDC1041和ATmega328P重新定义感应和测量电感

无限可能,一个转换器:电感到数字的奇迹!

LDC 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

LDC 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

通过我们的电感-数字转换器提升您的测量能力,这是工程师和研究人员在机器人技术、仪器仪表和材料科学等领域寻求高精度传感的必备工具。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LDC 2 Click基于德州仪器的LDC1041,这是一款电感-数字转换器,可以同时测量LC谐振器的阻抗和谐振频率。此Click board™易于使用,只需在5kHz到5MHz范围内设置传感器频率即可开始传感,并演示了感应传感技术用于检测和测量导电目标物体的存在、位置或组成。此外,LDC1041还测量LC电路的振荡频率,用于确定LC电路的电感。然后,该设备输出一个与频率成反比的数字值。LDC测量导电目标物体进入感应器的交流磁场时引起的电感变化,以提供有关目标在传感器线圈上移动时的位置的信息。电感变化是由于

目标中产生的涡流(循环电流)在传感器磁场中产生的。这些涡流产生一个对抗传感器磁场的次级磁场,从而引起观察到的电感变化,用于精确定位目标在传感器线圈上的横向移动。此外,LDC1041具有两种功率模式:主动模式和待机模式。在主动模式下,启用接近度数据和频率数据转换,而待机模式表示设备的上电顺序的默认模式。在待机模式下,转换过程被禁用。此Click board™附带了一个PCB传感器线圈的示例,旨在为用户提供最大的灵活性。LDC1041通过标准的SPI串行接口与MCU通信,最大频率为4MHz。除了此

串行接口外,连接到mikroBUS™插座的一个GPIO引脚也被使用。通过编程SPI的中断终端模式寄存器,可将可配置中断引脚路由到mikroBUS™插座上的INT引脚,可根据需要配置为三种不同的方式。中断引脚可以作为接近度开关、唤醒功能或数据就绪引脚,指示新数据可用的有效条件。此Click board™只能使用5V逻辑电压级别进行操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压级别转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

LDC 2 Click top side image
LDC 2 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

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
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

LDC 2 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 LDC 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ldc2_measure_resonance_impedance - 此函数测量谐振阻抗和接近度数据。

  • ldc2_measure_inductance - 此函数测量电感和传感器频率。

  • ldc2_get_sensor_frequency - 此函数读取并计算传感器频率。

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 LDC2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of LDC 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and configures the Click board.
 *
 * ## Application Task
 * Measures the resonance impedance and proximity as well as the inductance and sensor frequency 
 * approximately every 200ms and displays all values on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ldc2.h"

static ldc2_t ldc2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;      /**< Logger config object. */
    ldc2_cfg_t ldc2_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 );
    Delay_ms ( 100 );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    ldc2_cfg_setup( &ldc2_cfg );
    LDC2_MAP_MIKROBUS( ldc2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == ldc2_init( &ldc2, &ldc2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    if ( LDC2_ERROR == ldc2_default_cfg ( &ldc2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default Config Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t prox_data = 0;
    float rp_data = 0;
    float freq = 0;
    float inductance = 0;
    
    if ( LDC2_OK == ldc2_measure_resonance_impedance( &ldc2, &prox_data, &rp_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " Proximity: %u\r\n Resonance Impedance: %.3f kOhm\r\n\n", ( uint16_t ) prox_data, rp_data );
    }
    
    if ( LDC2_OK == ldc2_measure_inductance( &ldc2, &freq, &inductance ) )
    {
        log_printf( &logger, " Sensor Frequency: %.3f MHz\r\n Inductance: %.6f uH\r\n\n", freq, inductance );
    }
    
    Delay_ms ( 200 );
}

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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