初学者
10 分钟

使用VO2630和ATmega328在各种高压应用中实现电气隔离

无电击,安全无忧!

OPTO Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

OPTO Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

在各种应用中提供输入和输出电路之间的电气隔离,特别是在高速数据传输和宽温度范围是重要考虑因素的情况下。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Opto Click 基于 Vishay Semiconductors 的双通道高速光耦模块 VO2630,使用 DIP 插座双组合,提供输入源和输出源之间的电气隔离。VO2630 利用高效的输入 LED 与集成的光电二极管检测器,实现高达 10Mbit/s 的数据传输速度,并提供电隔离。检测器具有开漏 NMOS 晶体管输出,相比开集电极肖特基箝位

晶体管输出具有更少的漏电。VO2630 像开关一样连接两个隔离的电路,因此当 LED 停止通电时,光敏装置也停止导电并关闭。它保证了在广泛的温度范围(-40°C 至 +100°C)内具有 AC 和 DC 性能,并能承受 5300Vrms 的隔离电压。光耦的输出连接到  mikroBUS™ 标记为 IN1-IN4 的四个引脚,并路由到

 mikroBUS™ 插座的 INT、CS、RST 和 AN 引脚。此 Click 板™ 可以通过 I/O Level 跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压水平运行。这样,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这个 Click 板™ 配备了一个库,其中包含易于使用的功能和示例代码,可以用作进一步开发的参考。

OPTO 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

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Arduino Mega 的 Click Shield 配备了四个 mikroBUS™ 插槽,其中两个是 Shuttle 连接器,允许所有的 Click board™ 设备与 Arduino Mega 板轻松连接。Arduino Mega 板采用了AVR 8位微控制器,具有先进的RISC架构,54个数字 I/O 引脚,并且兼容 Arduino™,为原型设计和创建多样化应用提供了无限的可能性。该板通过 USB 连接方便地进行控制和供电,以便在开箱即用时高效地对 Arduino Mega 板进行编程和调试,另外还需要将额外的 USB 电缆连接到板上的 USB B 端口。通过集成的 ATmega16U2 程序器简化项目开发,并利用丰富的 I/O 选项和扩展功能释放创造力。有八个开关,您可以将其用作输入,并有八个 LED,可用作 MEGA2560 的输出。此外,该 shield 还具有来自 Microchip 的高精度缓冲电压参考 MCP1501。该参考电压默认通过板底部的 EXT REF 跳线选择。您可以像通常在 Arduino Mega 板上那样选择外部参考电压。还有一个用于测试目的的 GND 钩子。另外,还有四个额外的 LED,分别是 PWR、LED(标准引脚 D13)、RX 和 TX LED,连接到 UART1(mikroBUS™ 1 插槽)。此 Click Shield 还具有几个开关,执行诸如选择 mikroBUS™ 插槽上模拟信号的逻辑电平以及选择 mikroBUS™ 插槽本身的逻辑电压级别等功能。此外,用户还可以使用现有的双向电平转换器,无论 Click board™ 是否以3.3V或5V逻辑电压级别运行,都可以使用任何 Click board™。一旦您将 Arduino Mega 板与 Click Shield for Arduino Mega 连接,就可以访问数百个使用3.3V或5V逻辑电压级别工作的 Click board™。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Optocoupler Output 4
PC0
AN
Optocoupler Output 3
PD2
RST
Optocoupler Output 2
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Optocoupler Output 1
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!”

原理图

OPTO 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

此库包含 OPTO Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • opto_check_out1 - 此功能检查 OUT1 引脚的状态。

  • opto_check_out2 - 此功能检查 OUT2 引脚的状态。

  • opto_check_out3 - 此功能检查 OUT3 引脚的状态。

  • opto_check_out4 - 此功能检查 OUT4 引脚的状态。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief OPTO Click example
 * 
 * # Description
 * This application checks the state of selected inputs and prints it.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enables GPIO and also starts write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This example demonstrates the use of OPTO Click board by performing
 * the check procedure for selected outputs and displays the results on USART terminal.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "opto.h"

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

static opto_t opto;
static log_t logger;
uint8_t sel_output;
uint8_t check_output;
uint8_t cnt;
uint8_t tmp;
// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

void opto_set_logger( uint8_t sel_out1, uint8_t sel_out2, uint8_t sel_out3, uint8_t sel_out4 )
{
    if ( sel_out1 > 1 )
    {
        sel_out1 = 1;
    }
    if ( sel_out2 > 1 )
    {
        sel_out2 = 1;
    }
    if ( sel_out3 > 1 )
    {
        sel_out3 = 1;
    }
    if ( sel_out4 > 1 )
    {
        sel_out4 = 1;
    }

    sel_output = 0;
    sel_output |= sel_out1;
    sel_output |= sel_out2 << 1;
    sel_output |= sel_out3 << 2;
    sel_output |= sel_out4 << 3;
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    opto_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.

    opto_cfg_setup( &cfg );
    OPTO_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    opto_init( &opto, &cfg );
    opto_set_logger(1,1,1,1);
}

void application_task ( void )
{
    tmp = 1;

    for( cnt = 0; cnt < 4; cnt++ )
    {
        switch( sel_output & tmp )
        {
            case 0x01 :
            {
                check_output = opto_check_out1( &opto );

                if( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT1 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT1 is high\r\n" );
                }
            break;
            }
            case 0x02 :
            {
                check_output = opto_check_out2( &opto );

                if ( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT2 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT2 is high\r\n" );
                }
            break;
            }
            case 0x04 :
            {
                check_output = opto_check_out3( &opto );

                if ( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT3 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT3 is high\r\n" );
                }
            break;
            }
            case 0x08 :
            {
                check_output = opto_check_out4( &opto );

                if ( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT4 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT4 is high\r\n" );
                }
            break;
            }
            default :
            {
            break;
            }
        }

        tmp <<= 1;
    }
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

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