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及时发现并解决使用ACS37800和STM32F031K6的电能质量问题

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PWR Meter 3 Click - 90A with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

PWR Meter 3 Click - 90A

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

我们的解决方案旨在精确测量通过连接负载的电压和电流,提供关键的电气性能洞察。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

PWR Meter 3 Click基于Allegro MicroSystems的ACS37800,这是一种用于电压、电流和功率监测的简单解决方案,简化了在60Hz到许多AC/DC应用中的电源监测添加。ACS37800包括一个铜导电路径,生成与施加电流成比例的磁场,通过差分方式感应,以拒绝共模场引入的误差。它特别适合高隔离,达到4800 VRMS的增强隔离等级和可靠的±90A双向电流感应范围。凭借高配置性和集成特性,此Click板™可以适应大多数电源监测应用。ACS37800测量施加到REF端子的电压,范围为9.5到27V,通过电阻分压以适应板载电压感应放大器的输入范围并增加隔离。另一方面,施

加到电流感应端子的电流使用集成电流环和电气隔离霍尔传感器进行测量。然后,这两个模拟信号通过集成的高精度ADC进行采样,进入数字系统。测量引擎随后确定频率,计算电流、电压和功率的RMS值,并提供一系列平均和配置选项。PWR Meter 3 Click通过标准I2C 2线接口与MCU通信,用于读取数据和配置设置,支持标准模式操作,时钟频率为100kHz,并支持高达400kHz的快速模式操作。ACS37800可以通过连接到mikroBUS™插槽RST引脚的EN引脚打开或关闭,从而提供一个开关操作,通过TPS2041B打开/关闭对ACS37800的电源传输。除了能够测量电流和电压外,它还

具有两个LED指示灯,DIO0和DIO1,用于实现对一些操作异常的视觉检测,例如欠压和过压报告以及快速过流故障检测。DIO0 LED的默认状态应用于零点交叉,而DIO1则用于过流检测。除了LED之外,这些信息还可以通过mikroBUS™插槽的INT和AN引脚检测,标记为D0和D1。此Click板™仅能在3.3V逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,此Click板™配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

PWR Meter 3 Click hardware overview 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

Overcurrent Detection
PA0
AN
Enable
PA11
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Zero Crossing
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

PWR Meter 3 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
Stepper 22 Click complete accessories setup image 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

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 PWR Meter 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • pwrmeter3_get_dio0_pin - 该函数返回DIO0引脚的逻辑状态

  • pwrmeter3_get_dio1_pin - 该函数返回DIO1引脚的逻辑状态

  • pwrmeter3_read_average_rms - 该函数读取指定数量样本的电压和电流RMS平均测量值

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 PWR Meter 3 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of PWR Meter 3 click board by reading and displaying
 * the voltage, current, and power RMS measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration which sets the DC measurement
 * and VRMS thresholds to about 28V for overvoltage and about 9.3V for undervoltage flag.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the voltage and current RMS values averaged from 500 samples, then calculates the power from it
 * and displays the results on the USB UART. Also if an UV or OV flag is detected it will be logged accordingly.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "pwrmeter3.h"

static pwrmeter3_t pwrmeter3;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    pwrmeter3_cfg_t pwrmeter3_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.
    pwrmeter3_cfg_setup( &pwrmeter3_cfg );
    PWRMETER3_MAP_MIKROBUS( pwrmeter3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == pwrmeter3_init( &pwrmeter3, &pwrmeter3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( PWRMETER3_ERROR == pwrmeter3_default_cfg ( &pwrmeter3 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float v_rms, i_rms;
    if ( PWRMETER3_OK == pwrmeter3_read_average_rms ( &pwrmeter3, &v_rms, &i_rms, PWRMETER3_DEF_AVG_SAMPLES ) )
    {
        if ( !pwrmeter3_get_dio0_pin ( &pwrmeter3 ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Over-voltage detected!\r\n" );
        }
        if ( !pwrmeter3_get_dio1_pin ( &pwrmeter3 ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Under-voltage detected!\r\n" );
        }
        log_printf ( &logger, " Voltage: %.2f V\r\n", v_rms );
        log_printf ( &logger, " Current: %.2f A\r\n", i_rms );
        log_printf ( &logger, " Power: %.2f W\r\n\n", i_rms * v_rms );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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