中级
30 分钟

使用 ACS711 和 STM32L073RZ 体验实时电流洞察。

霍尔效应的精准度为您服务!

Hall current 2 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

Hall current 2 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

借助我们的解决方案的实时监测能力和精确驱动的数据,使您的解决方案能够迅速响应电流行为的波动。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Hall Current 2 Click基于 Allegro Microsystems 的ACS711,这是一款霍尔效应线性电流传感器,适用于100V以下的过电流故障输出隔离应用。该传感器利用霍尔效应现象测量通过IC内部保险丝输入引脚的电流。这使得串联电阻保持非常低。IC的输入导轨中的电流流动产生磁场,导致集成传感器中的霍尔效应。产生的电压经过ACS711 IC的内部部分进一步调理和偏移,并在调理后出现在VIOUT引脚的输出上。输出电压按110mV/A的步长与输入电流线性变化。输出电压通过缓冲电路传递,包括LM358 - 低噪声运算放大器以单位增益配置,以允许通过外部ADC进行转换。此缓冲网络的输出连接到mikroBUS™的AN引脚,允许外部AD转换或以其他方式利用输出电压。输出电压的响应时间非常短 - 在微秒

级别。输出电压也路由到MCP3221,这是一款带有I2C接口的12位SAR类型ADC,来自Microchip。此ADC在几种不同的Click board™设计中使用,因为它可以实现准确的转换,需要较少的外部元件,并且具有相当不错的信噪比(SNR)。它可以达到22.3 kps,这样可以为大多数目的提供良好的测量分辨率。在将ACS711输出电压转换为数字值后,可以通过MCP3221 ADC的I2C总线读取它。I2C总线线路被路由到mikroBUS™的相应I2C线路(SCL - 时钟;SDA - 数据)。提供的库包含用于简化读取转换值的函数。FAULT引脚指示过电流条件。如果测量电流超出了指定范围,此引脚将锁定为LOW逻辑电平。此引脚的响应速度非常快,仅为1.3 µs,使其可以用作过电流保护电路的一部分。自然

地,它可以用作中断引脚,在主机MCU上触发中断请求。因此,它被路由到mikroBUS™的INT引脚。但是,一旦锁定,ACS711 IC需要循环电源以释放FAULT引脚。这可以通过将mikroBUS™的RST引脚拉到高逻辑电平来完成。这将通过PNP BJT切断电源。将RST引脚拉到低逻辑电平将再次允许电流通过BJT流动;因此,ACS711将释放FAULT引脚。RST引脚应保持在低逻辑电平以进行正常操作。板载的SMD跳线允许在3.3V和5V之间进行选择。这允许3.3V和5V MCU与Hall Current 2 Click通信。ACS711 IC提供高达100V的电气隔离。在操作高电压时,应小心不要触摸Click board™。

Hall current 2 Click hardware overview image
Hall Current 2 Click Current Warning image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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
Reset
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
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

Hall current 2 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 STM32L073RZ 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

该库包含用于 Hall Current 2 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • hallcurrent2_generic_read - 该函数从所需的寄存器读取数据。

  • hallcurrent2_reset - 该函数将重置芯片状态以复位芯片。

  • hallcurrent2_get_current - 以毫伏为单位读取电流值。

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 HallCurrent2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application very accurately measures current using Hall effect.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes Driver init and reset chip
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads current and logs on usbuart every 1 second.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hallcurrent2.h"

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

static hallcurrent2_t hallcurrent2;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    hallcurrent2_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.

    hallcurrent2_cfg_setup( &cfg );
    HALLCURRENT2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    hallcurrent2_init( &hallcurrent2, &cfg );

    hallcurrent2_reset( &hallcurrent2 );
}

void application_task ( void )
{
    int16_t current_data;

    current_data = hallcurrent2_get_current( &hallcurrent2 );
    log_printf( &logger, "--- Current : %d mA\r\n", current_data );
    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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