了解磁性旋转传感器如何超越简单的旋转,成为创新的必备工具,推动导航系统、医疗设备等领域的进步。
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硬件概览
它是如何工作的?
Magnetic rotary Click 基于 Honeywell 的 HMC1512,这是一款磁性位移传感器。HMC1512 IC 的关键特性是其高精度的磁场感应。与市场上大多数依赖霍尔效应的磁性传感器不同,HMC1512 IC 的集成传感器使用 Honeywell 的专有各向异性磁阻 (AMR) 技术生产,提供绝对磁场位置感应,角误差仅为 ±90° 范围内的 0.05°。磁阻感应元件形成一个饱和模式惠斯通电桥,定位在 XZ 平面(与 IC 表面平行)。HMC1512 包含两个集成的电桥,桥 A 和桥 B。这些电桥位于 IC 外壳的中间,是旋转应用的最佳位置。一个电桥相对于另一个电桥物理旋转了 45°,使 HMC1512 IC 能够覆盖 ±90°(2x45°)的全范围,同时保持其感应精度。IC 输出与磁场角度相关的模拟差分电压。选定 mikroBUS™
电源轨的电压直接应用于 HMC1512 的内部惠斯通电桥。根据结构,在没有磁场的情况下,其输出将设置为电源电压的一半(通常带有 3mV/V 的小偏移)。如果磁场相对于某个电桥定位在 0°,则不会引起该电桥磁阻元件的失衡。然而,在另一个电桥中,由于该电桥旋转了 45°,相同的磁场会使其达到峰值输出。惠斯通电桥的输出被路由到双运算放大器,作为 A/D 转换器的缓冲器。作为双运算放大器,使用了 Microchip 的 MCP6022。该运算放大器偏置到电源电压的一半,增益为 25。然后将两个缓冲信号用作 A/D 转换器的每个通道的输入。Magnetic rotary Click 使用 Microchip 的 MCP3202,这是一款具有 SPI 接口的双通道 12 位 A/D 转换器 (ADC)。该 ADC 具有高分辨率,即使对于更
高要求的应用也能使用。在 0° 时,ADC 将输出其满量程 (FS) 值的一半,当磁场方向的符号朝负方向时将向 0 摆动,当磁场方向的符号朝正方向时将向 4095 摆动。每个电桥输出都路由到单独的 ADC 输入,因此可以独立转换。MCP3202 使用电源电压作为参考电压,允许在输入信号范围内进行 ADC 转换。可以通过 SPI 接口读取转换后的输出值,接口连接到 mikroBUS™ SPI 引脚,便于与大量不同的微控制器 (MCU) 进行接口。该 Click 板可以通过 PWR SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压电平。这种方式允许 3.3V 和 5V 的 MCU 正确使用通信线。此外,该 Click 板配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M3
MCU 内存 (KB)
128
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 Magnetic rotary Click 驱动程序的 API。
关键功能:
magnrotary_read_adc
- 此函数返回 AD 转换的 12 位结果magnrotary_out_volt_adc
- 此函数返回 ADC 电压值(以毫伏计算),取决于电压选择magnrotary_get_field_angle
- 此函数返回磁场角度(以度为单位),范围从 -90 到 90 度
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 MagneticRotary Click example
*
* # Description
* On every 500 miliseconds reads a magnetic field angle calculated to degrees for channel A
* in Single-Ended Mode and logs results on uart terminal.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes peripherals, pins, SPI interface for communication with the device.
*
* ## Application Task
* Reads a magnetic field angle calculated to degrees for channel A
* in Single-Ended Mode and logs results on uart terminal.
* Repeats operation every 500 milliseconds.
* Note : The angle can be measured in the range from -90 to 90 degrees.
*
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneticrotary.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static magneticrotary_t magneticrotary;
static log_t logger;
static double magn_angle;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
magneticrotary_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.
magneticrotary_cfg_setup( &cfg );
MAGNETICROTARY_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
magneticrotary_init( &magneticrotary, &cfg );
log_info(&logger, "Magnetic rotary successufully initialized!\r\n");
}
void application_task ( void )
{
// Task implementation.
magn_angle = magnrotary_get_field_angle(
&magneticrotary, MAGNROTARY_CHA_POS_GND_NEG |
MAGNROTARY_MSB_ZEROS_ORDER );
log_printf( &logger, "Angle: %.2lf \r\n ", magn_angle );
Delay_ms( 500 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
额外支持
资源
类别:磁性