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20 分钟

通过 ADS1247 和 ATmega328P 提升您的工业流程

RTDs - 通往温度卓越的道路

RTD 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

RTD 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

了解我们的RTD解决方案如何为您的关键流程提供准确可靠的温度测量。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RTD 2 Click基于德州仪器的ADS1247,这是一款高度集成的24位数据转换器,具有可编程增益放大器(PGA),适用于传感器测量应用。ADS1247包括一个带可调单周期稳定数字滤波器的ΔΣ ADC、一个内部振荡器和一个兼容SPI的串行接口。它还具有一个灵活的输入多路复用器,具有系统监控功能和通用I/O设置、非常低漂移的电压参考以及两个匹配的电流源用于传感器激励。ADS1247提供系统监控功能,该功能可以测量模拟电源、数字电源、外部电压参考或环境温度。需要注意的是,系统监控功能提供的是粗略结果。当系统监控启用时,模拟输入将断开。ADS1247集成的两个IDAC电流源用于实现导线补偿。一个IDAC电流源(IDAC1)为RTD元件提供激励电流。另一个电流源(IDAC2)具有相同的电流设置,

通过在导线电阻R2上产生的电压降与R1电阻(9.09k)上的电压降相等,取消导线电阻。由于RTD上的电压在ADS1247的ADC引脚AIN1和AIN2处进行差分测量,导线电阻上的电压将被抵消。ADC参考电压(引脚REFP0和REFN0)来自R5电阻上的电压,电流来自IDAC1和IDAC2,提供电流源漂移的比例补偿。R5还将RTD信号电平移至ADC指定的共模输入范围内。RTD 2 Click通过标准SPI串行接口与MCU通信,并在mikroBUS™插座上标记为RDY的INT引脚上路由了一个额外的数据就绪信号。数据就绪信号指示新转换完成,并且转换结果存储在转换结果缓冲区中。它还在mikroBUS™插座上的RST引脚上路由了一个低电平有效的复位信号,用于重置设备,并在mikroBUS™插座上标记为STR的AN引脚上路

由了一个精确的转换控制信号。只要RST引脚保持低电平,ADS1247就会保持在复位模式。当RST引脚变高时,ADC会退出复位模式并可以转换数据。此Click板™只能与MIKROE提供的三线探头类型一起工作,例如PT100类型的铂金探头,这是一种用于测量高达250°C温度的RTD探头。铂金是一种非常稳定和可重复使用的材料,且耐腐蚀或氧化。测量探头通过板顶端的螺丝端子连接到RTD 2 Click上,其线缆长度可以达到1米,使得可以从安全距离测量高温。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。在使用不同逻辑电压水平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。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。

RTD 2 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

PT100三线温度探头是一款先进的RTD铂金传感器,设计用于精确测量高达250°C的温度。该探头与RTD Click板™完美兼容,利用RTD传感器(热敏电阻器)通过电阻变化来适应温度变化。探头的核心部分是一条精心制作的铂金带,在0°C时的电阻为100Ω,因此被命名为PT100。其主要特点包括:最高可达250⁰摄氏度的温度范围、三线配置以提高准确性、长度为1米(100厘米,3.37英寸)、2B等级的耐用结构以及0.5"的紧密公差。无论是在工业还是科学环境中,PT100三线温度探头都能提供可靠且精确的温度读数,确保在各种应用中的最佳性能。

RTD 2 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Conversion Start
PC0
AN
Reset
PD2
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Data-Ready
PC3
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

RTD 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
Charger 27 Click complete accessories setup image 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 RTD 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rtd2_check_new_data_ready - 检查新数据是否准备好的函数

  • rtd2_get_temperature - 读取输出数据并返回PT100三线温度探头环境温度的函数

  • rtd2_enable_start - 启用ADC转换的函数

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 Rtd 2 Click example
 * 
 * # Description
 * RTD 2 Click board is commonly used for measuring ambient temperature
 * from the PT100 3-wire temperature probe.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver, performs a hardware reset, and sets the Click 
 * default configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads an ambient temperature measured by the PT100 3-wire temperature probe
 * connected to the RTD 2 Click board, and logs the results on the USB UART each second.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rtd2.h"

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

static rtd2_t rtd2;
static log_t logger;
static float temperature;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rtd2_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.
    rtd2_cfg_setup( &cfg );
    RTD2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rtd2_init( &rtd2, &cfg );
    Delay_ms ( 200 );

    log_printf( &logger, "----- Hardware Reset ------\r\n" );
    rtd2_hw_reset( &rtd2 );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, "-- Default configuration --\r\n" );
    rtd2_default_cfg( &rtd2 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "     Start Measurement    \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    if ( rtd2_check_new_data_ready( &rtd2 ) == RTD2_NEW_DATA_IS_READY )
    {
        temperature = rtd2_get_temperature( &rtd2 );
        log_printf( &logger, " Temperature : %.2f C\r\n", temperature );
        log_printf( &logger, "--------------------------\r\n");
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    else
    {
        rtd2_enable_start( &rtd2, RTD2_START_CONVERSION_DISABLE );
        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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