初学者
10 分钟

使用LDC1000和STM32F446RE实现高分辨率电感测量功能

解锁电感的奥秘

LDC1000 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

LDC1000 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

准确测量由于导电目标在其磁场中的存在或移动而引起的电感变化。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LDC1000 Click 基于 Texas Instruments 的 LDC1000,这是一款低功耗的电感至数字转换器。LDC1000 通过调节闭环配置中的振荡幅度至恒定水平同时监控谐振器耗散的能量,同时测量 LC 谐振器的阻抗和谐振频率。通过监控注入谐振器的功率量,LDC1000 能够确定阻抗值并将其返回为数字值。此外,LDC1000 还能测量 LC 电路的振荡频率,用于确定 LC 电路的电感,也以数字格式给出。LDC1000 在短程应用中具有亚微米级分辨率,适合精确测量导电目标的位置、运动或组成。此 Click board™ 配备有 一个可拆卸的传感器(包括一个 36 圈 PCB 线圈和一

个 100pF 1% NPO 电容的 LC 罐)。当导电目标移动 到感应器的交流磁场中时,LDC 测量由此引起的电感变化,以提供有关目标在传感器线圈上方位置的信息。电感变化是由于目标中由传感器磁场引起的涡流(循环电流)造成的。这些电流产生一个次级磁场,与传感器场相抗衡,导致观察到的电感发生变化,用于精确定位目标在传感器线圈上横向移动。LDC1000 通过标准 SPI 串行接口与 MCU 通信,最大频率为 4MHz。它还有一个中断引脚连接到 mikroBUS™ 插 座的 INT 引脚,可以通过编程中断模式寄存器以三种不同方式配置。中断引脚可以作为具有可编程滞后的

接近开关、唤醒功能或指示新数据可用的有效条件的数据就绪引脚。这种 LDC 的感应非常可靠,恶劣条件 不会影响 LDC1000 的性能。除了可拆卸的传感器外,板载的 INA 和 INB 引脚允许您替换提供的传感器并焊接自己的传感器。此 Click board™ 可以通过 I/O 级别跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压水平,使得 3.3V 和 5V 能力的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这款 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

LDC1000 Click hardware overview 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
Power Supply
3.3V
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

LDC1000 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

此库包含 LDC1000 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ldc1000_get_proximity_data - 此函数读取接近度数据。

  • ldc1000_get_inductance_data - 此函数读取电感数据。

  • ldc1000_get_int_input - 此函数从 INT 引脚读取输入电压。

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 Ldc1000 Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to initialize and configure the logger and Click modules and
 * read and display proximity and impendance data.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and Click modules. Configuration data 
 * is written to the: rp maximum/minimum, sensor frequency, LDC/Clock/Power registers.
 * 
 * ## Application Task  
 * This function reads and displays proximity and impendance data every 10th of a second.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ldc1000.h"

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

static ldc1000_t ldc1000;
static log_t logger;

static uint16_t old_proximity;

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

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    ldc1000_cfg_t cfg;

    old_proximity = 0;

    /** 
     * 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.

    ldc1000_cfg_setup( &cfg );
    LDC1000_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    ldc1000_init( &ldc1000, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    ldc1000_default_cfg( &ldc1000 );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( )
{
    uint16_t proximity;
    float inductance;

    proximity = ldc1000_get_proximity_data( &ldc1000 );
    inductance = ldc1000_get_inductance_data( &ldc1000 );

    if ( ( ( proximity - old_proximity ) > LDC1000_SENSITIVITY ) &&
         ( ( old_proximity - proximity ) > LDC1000_SENSITIVITY ) )
    {
        log_printf( &logger, " * Proximity: %d \r\n", proximity );

        log_printf( &logger, " * Impendance: %f uH\r\n", inductance );

        old_proximity = proximity;

        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
        Delay_ms ( 100 );
    }
}

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

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。