初学者
10 分钟

使用HO 10-P和STM32L073RZ在各种工业环境中实现精确的电流监测

具有电气隔离的电流传感器,能够可靠测量高达10ARMS的直流、交流和脉冲电流

Current Sens 2 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

Current Sens 2 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

对 AC 和 DC 电流的精确监测和控制,适用于需要准确电流测量和安全性至关重要的广泛应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Current Sens 2 Click 基于 LEM USA 的 HO 10-P,这是一款交流/直流电流传感器。HO 10-P 以其能够测量高达 10ARMS 的直流、交流和脉冲电流,并在初级和次级电路之间提供电隔离而闻名。Current Sens 2 Click 采用基于开环霍尔效应测量原理的核心,确保精确可靠的电流测量。其功能涵盖多种工业应用,包括交流变频驱动、UPS 系统、开关电源和焊接电源,这些应用从低功耗和高抗干扰性中受益。该设备的快速响应时间适合动态和苛刻的环境。HO 10-P 设计用于穿孔 PCB 安装,具有宽敞的孔径(8x8mm)用于初级导体,确保易于集成和多

功能性。尽管传感器可以测量高达 10A 的电流,但其灵敏度可以在三种特定情况下改变。例如,当电流施加到输入引脚(例如引脚6),输出从引脚11获得时,传感器的灵敏度为 x1。这种配置被认为是线仅绕传感器核心一次的情况,标志着第一种情况。在另一种配置中,将引脚 7 和 10 短路,同时保持输入和输出在引脚 6 和 11 上,灵敏度翻倍 (x2)。类似地,当引脚 7-10 和 8-9 短路时,保持输入和输出在引脚 6 和 11 上,灵敏度提高三倍 (x3)。保持输入到输出的直信号路径至关重要,如原理图所示 (6-11, 7-10, 8-9)。还可以通过将导体拉过传感器核心并让电

流流过它来测量导体的电流。传感器由 5V mikroBUS™ 电源轨供电,并通过 AN 引脚输出感应电流作为模拟信号。此外,一个橙色 LED 和一个专用引脚 (OCD) 在 mikroBUS™ 插座上指示过电流情况,提供增强的安全性和监测功能。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下运行,通过 VCC SEL 跳线选择。这种方式下,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,此 Click board™ 配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Current Sens 2 Click hardware overview image
Current Sens 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
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Overcurrent Detection
PC14
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

Current Sens 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 Current Sens 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • currentsens2_get_int_pin - Current Sens 2 获取中断引脚状态函数。

  • currentsens2_tare - Current Sens 2 去皮函数。

  • currentsens2_get_current - Current Sens 2 读取电流函数。

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 main.c
 * @brief Current Sens 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Current Sens 2 click board by reading and
 * displaying the input current measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the input current measurements and displays the results on the USB UART
 * approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "currentsens2.h"

static currentsens2_t currentsens2;   /**< Current Sens 2 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    currentsens2_cfg_t currentsens2_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 );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    currentsens2_cfg_setup( &currentsens2_cfg );
    CURRENTSENS2_MAP_MIKROBUS( currentsens2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( ADC_ERROR == currentsens2_init( &currentsens2, &currentsens2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_printf( &logger, " Remove Click from the electrical circuit \r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
    if ( CURRENTSENS2_ERROR == currentsens2_tare ( &currentsens2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Click tare error." );
        for ( ; ; );
    }

    currentsens2_set_prim_turn_no( &currentsens2, CURRENTSENS2_NUM_OF_PASSES_1 );

    log_printf( &logger, " Connect Click to the electrical circuit \r\n" );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float current = 0;
    if ( CURRENTSENS2_OK == currentsens2_get_current ( &currentsens2, &current ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Current : %.2f[A]\r\n\n", current );
        Delay_ms( 1000 );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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