中级
30 分钟

精确测量双向电流流动,使用MCR1101-20-5和STM32F410RB

超越极限的精度!

AMR Current Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

AMR Current Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

利用先进的AMR传感器技术,我们的解决方案提供了精确度和最小噪音,揭示了当前趋势并优化了系统性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AMR Current Click基于ACEINNA的MCR1101-20-5,这是一款基于AMR的集成电流传感器。该设备具有卓越的范围和准确性(25°C时的典型总误差为0.6%),并且温度变化范围内的最大误差为2.0%。它还具有出色的频率响应-1.5 MHz(通常为3dB带宽)和快速的输出响应时间(典型为300ns),具有低的主电阻(0.9 mΩ)。MCR1101-20-5电流传感器经过工厂校准,以实现低偏移误差,并提供与电源系统中的A/D转换器和模拟控制回路兼容的灵敏度(mV/A)的精确模拟电压输出,该输出与导通电流(AC或DC)成线性比例关系。 VOC引脚直接连接到mikroBUS™上的VOC(复位)引脚。该引脚上的电压定义了过电流检测OCD阈值水平。简要驱动此引脚至VCC将复位并重新启用OCD电路。AMR传感器设备结构设计旨在消除对杂散和共模磁场的敏感性。各向异性磁阻(AMR)使用一种常见材料Permalloy作为磁力计。

Permalloy是一种合金,含约80%的镍和20%的铁。该合金的电阻取决于磁化方向与电流流动方向之间的角度。在磁场中,磁化向磁场方向旋转,并且旋转角度取决于外部磁场的大小。在电流传感器应用中,将两个这些电阻器连接在Wheatstone桥配置中,以允许测量电流产生的磁场的大小。当薄膜的磁性域对齐在同一方向时,AMR性能表现良好。这种配置确保了高灵敏度、良好的重复性和最小的滞后。在制造过程中,在强磁场中沉积薄膜,该磁场设置了Permalloy电阻器中磁化矢量的优选方向或“易轴”。与其他方法相比,AMR具有更好的灵敏度和相当好的温度稳定性。AMR传感器的灵敏度约为温度的线性函数。AMR Current具有快速和准确的过电流故障检测电路。过电流故障阈值(I)可通过外部电阻分压器(FLT INT)进行用户配置,并支持全比例主输入(IP)范围的120%至200%。传感器电阻器偏置到VCC供电电压,并产生与VCC的比例差分电

压。此配置适用于接收电流传感器输出信号的A/D或其他电路的应用,该电路通过与电流传感器相同的供电电压进行偏置和比例。与固定增益相比,比例配置提供了更高的增益和分辨率。Click板通过测量由该电流产生的磁场来检测电流。因此,重要的是考虑外部产生的磁场的影响,无论是来自系统中另一个流动的电流、磁铁还是电磁元件。AMR Current Click还具有MCP3221 AST,一款12位分辨率的A/D转换器。该器件提供一个单端输入,功耗低。由于它包含了A/D转换器,因此AMR Current Click可以直接将模拟输入转换为数字输入。AMR Current Click还配备了R7电阻器,如果通信直接传输到mikroBUS™设备,则可以使用,如果使用A/D转换器(MCP3221 AST),则不使用。此Click可用于各种用途,包括服务器、电信和工业电源、功率汇总、过流保护、电机平衡、远程设备监控以及家庭自动化控制和IOT远程传感。

AMR Current Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PC0
AN
Overcurrent Detection
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

AMR Current Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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

此库包含AMR Current Click驱动程序的API。

关键功能:

  • amrcurent_generic_write - 此函数将数据写入所需的寄存器。

  • amrcurent_generic_read - 此函数从所需的寄存器读取数据。

  • amrcurrent_read_value - 此函数读取数值。

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 AMRCurent Click example
 * 
 * # Description
 * This application integrated bi-directional analog output current sensors.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializations driver init.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reading ADC data and converted current mA data from device and logs it to device.
 * 
 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "amrcurrent.h"

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

static amrcurent_t amrcurent;
static log_t logger;
uint16_t read_adc_val;
float read_curr_val;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    amrcurent_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.

    amrcurent_cfg_setup( &cfg );
    AMRCURENT_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    amrcurent_init( &amrcurent, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.

    read_adc_val = amrcurrent_read_value ( &amrcurent );
    log_printf( &logger, " - ADC value: %d\r\n ", read_adc_val );
    
    Delay_ms( 100 );

    read_curr_val = amrcurrent_get_current (  &amrcurent );
    log_printf( &logger, " - Current value: %f\r\n ", read_curr_val );
    
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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