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30 分钟

使用 820M1-0025 和 STM32F031K6 体验运动感应的新时代

利用压电原理彻底改变预测性维护

Piezo Accel Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Piezo Accel Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

我们的尖端压电加速度计利用先进技术,提供无与伦比的振动监测,以实现早期故障检测和积极维护。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Piezo Accel Click基于820M1-0025,这是TE Connectivity设计的用于嵌入式条件监测和预防性维护应用的压电加速度计。820M1-0025加速度计可在±25g范围内使用,并具有高达>15kHz的平坦频率响应。该加速度计采用了稳定的剪切模式封装在完全密封的LCC封装中的压电陶瓷晶体,具有放大的±1.25V输出和最佳的测量分辨率。这个Click board™适用于机器健康监测,并具有比MEMS设备更优秀的分辨率、动态范围和带宽。820M1-0025加速度计中采用的压电技术已经被证明在条件监测应用中提供可靠和长期稳定的输出。这个输出信号可以通过两种方式处理:作为

模拟值或者使用LTC1864进行数字转换,这是一款来自Analog Devices的16位分辨率的逐次逼近A/D转换器。这个ADC包括一个采样保持特性,并且具有带有可调参考引脚的差分模拟输入,该引脚用作参考输入,从而实现了由Microchip的MCP1541提供的4.096V参考电压水平的准确性和稳定性。Piezo Accel Click使用通过之前提到的AD转换器LTC1864的3-Wire SPI串行接口与MCU通信。5V逻辑电平为来自德州仪器的TXB0106提供了所需的参考电压,它是一款6位双向电平转换器和电压转换器,具有自动方向感应。在电平转换器的另一侧,参考电压来自

mikroBUS™的3.3V引脚。除了AD转换器之外,820M1-0025的输出还可以直接发送到标记为AN的mikroBUS™插座的模拟引脚。通过将标记为AN SEL的板载SMD跳线放置在标记为AN和ADC的适当位置,可以进行输出信号处理。这个Click board™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平操作。这样,既能支持3.3V又能支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,这个Click board™配备有一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Piezo Accel Click top side image
Piezo Accel Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PA0
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PA4
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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

Piezo Accel Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-32 with STM32 MCU Access MB 1 - 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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 Piezo Accel Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • piezoaccel_adc_raw_read - 压电加速度计原始ADC读取函数

  • piezoaccel_adc_voltage_read - 压电加速度计ADC转换为电压读取函数

  • piezoaccel_g_unit_read - 压电加速度计读取加速度力函数

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 PiezoAccel Click example
 *
 * # Description
 * This application demonstrates the performance
 * of Piezo Accel click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of UART LOG and SPI click drivers.
 * Additionally, a default config is performed for
 * "out of the box" Piezo Accel click settings.
 * Calibration is optional and is used to correct
 * the power supply offset of the sensor.
 *
 * ## Application Task
 * The ADC is constantly read and converted to a
 * g-force acceleration unit. Data is sent via LOG
 * every 20 ms and works on MikroPlot for graphical
 * representation of the sensor results.
 *
 * *note:*
 * This demo app is intended to be used with MikroPlot data
 * visualization tool for clear understanding of the results.
 * https://www.mikroe.com/mikroplot-data-visualization-tool
 *
 * @author Stefan Nikolic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "piezoaccel.h"

static piezoaccel_t piezoaccel;
static log_t logger;

static piezoaccel_setup_t setup_cfg_data;
static double time_var = 0;
static const int time_incr = 20;


void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;                  /**< Logger config object. */
    piezoaccel_cfg_t piezoaccel_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.

    piezoaccel_cfg_setup( &piezoaccel_cfg );
    PIEZOACCEL_MAP_MIKROBUS( piezoaccel_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = piezoaccel_init( &piezoaccel, &piezoaccel_cfg );
    if ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    piezoaccel_default_cfg( &piezoaccel, &setup_cfg_data );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 200 );
}

void application_task ( void ) {
    float read_val;
    
    read_val = piezoaccel_g_unit_read( &piezoaccel, &setup_cfg_data );
    log_printf( &logger, "%.2f,%.2f\r\n", read_val, time_var );
    time_var += time_incr;
    Delay_ms( time_incr );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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