中级
30 分钟

使用LDC1041和STM32F446RE重新定义感应和测量电感

无限可能,一个转换器:电感到数字的奇迹!

LDC 2 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

LDC 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

通过我们的电感-数字转换器提升您的测量能力,这是工程师和研究人员在机器人技术、仪器仪表和材料科学等领域寻求高精度传感的必备工具。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LDC 2 Click基于德州仪器的LDC1041,这是一款电感-数字转换器,可以同时测量LC谐振器的阻抗和谐振频率。此Click board™易于使用,只需在5kHz到5MHz范围内设置传感器频率即可开始传感,并演示了感应传感技术用于检测和测量导电目标物体的存在、位置或组成。此外,LDC1041还测量LC电路的振荡频率,用于确定LC电路的电感。然后,该设备输出一个与频率成反比的数字值。LDC测量导电目标物体进入感应器的交流磁场时引起的电感变化,以提供有关目标在传感器线圈上移动时的位置的信息。电感变化是由于

目标中产生的涡流(循环电流)在传感器磁场中产生的。这些涡流产生一个对抗传感器磁场的次级磁场,从而引起观察到的电感变化,用于精确定位目标在传感器线圈上的横向移动。此外,LDC1041具有两种功率模式:主动模式和待机模式。在主动模式下,启用接近度数据和频率数据转换,而待机模式表示设备的上电顺序的默认模式。在待机模式下,转换过程被禁用。此Click board™附带了一个PCB传感器线圈的示例,旨在为用户提供最大的灵活性。LDC1041通过标准的SPI串行接口与MCU通信,最大频率为4MHz。除了此

串行接口外,连接到mikroBUS™插座的一个GPIO引脚也被使用。通过编程SPI的中断终端模式寄存器,可将可配置中断引脚路由到mikroBUS™插座上的INT引脚,可根据需要配置为三种不同的方式。中断引脚可以作为接近度开关、唤醒功能或数据就绪引脚,指示新数据可用的有效条件。此Click board™只能使用5V逻辑电压级别进行操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压级别转换。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。

LDC 2 Click top side image
LDC 2 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
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

LDC 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU 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 LDC 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ldc2_measure_resonance_impedance - 此函数测量谐振阻抗和接近度数据。

  • ldc2_measure_inductance - 此函数测量电感和传感器频率。

  • ldc2_get_sensor_frequency - 此函数读取并计算传感器频率。

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 LDC2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of LDC 2 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and configures the click board.
 *
 * ## Application Task
 * Measures the resonance impedance and proximity as well as the inductance and sensor frequency 
 * approximately every 200ms and displays all values on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ldc2.h"

static ldc2_t ldc2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;      /**< Logger config object. */
    ldc2_cfg_t ldc2_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 );
    Delay_ms( 100 );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    ldc2_cfg_setup( &ldc2_cfg );
    LDC2_MAP_MIKROBUS( ldc2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == ldc2_init( &ldc2, &ldc2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    if ( LDC2_ERROR == ldc2_default_cfg ( &ldc2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default Config Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t prox_data = 0;
    float rp_data = 0;
    float freq = 0;
    float inductance = 0;
    
    if ( LDC2_OK == ldc2_measure_resonance_impedance( &ldc2, &prox_data, &rp_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " Proximity: %u\r\n Resonance Impedance: %.3f kOhm\r\n\n", ( uint16_t ) prox_data, rp_data );
    }
    
    if ( LDC2_OK == ldc2_measure_inductance( &ldc2, &freq, &inductance ) )
    {
        log_printf( &logger, " Sensor Frequency: %.3f MHz\r\n Inductance: %.6f uH\r\n\n", freq, inductance );
    }
    
    Delay_ms( 200 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。