初学者
10 分钟

使用CZ3AG2和STM32G431RB实现精确高速的电流感应

基于霍尔传感器技术的无芯电流传感器

Hall Current 19 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Hall Current 19 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

监测电流流动而不物理中断电路

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Hall Current 19 Click 基于 AKM Semiconductor 的 CZ3AG2 无芯电流传感器。该传感器使用霍尔传感器技术提供与 mikroBUS™ 插座的 AN 引脚上的交流/直流电流成比例的模拟电压输出。CZ3AG2 采用 III-V 族半导体薄膜作为霍尔元件,确保高精度和高速电流感应。它还包括减少杂散磁场和双过流检测的功能。由于符合 UL 61800-

5-1 安全标准,基于 CZ3AG2 的 Hall Current 19 Click 非常适用于工业交流驱动器、伺服电机、不间断电源系统、通用逆变器和电源调节器。如前所述,该 Click 板配备 mikroBUS™ 插座的 OC1 和 OC2 引脚上的双过流检测功能。通过电压分压器 R6/R9 和 R7/R10,它设置了从 7A 到 17.5A 的精确电流限制。这样,任何超出此指定范围的电流

值都将被过流检测器迅速检测到,从而提供可靠的保护和准确的测量。该 Click 板可以通过 VIO SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压电平,因此 3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线。此外,该 Click 板还配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Hall Current 19 Click hardware overview image
Hall Current 19 Click Current Warning image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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

Analog Output
PA15
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Overcurrent Detection 2
PC8
PWM
Overcurrent Detection 1
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

Hall Current 19 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image 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

软件支持

库描述

该库包含 Hall Current 19 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hallcurrent19_get_oc2 - 此功能用于获取 Hall Current 19 Click 的过流 2 检测状态。

  • hallcurrent19_set_zero_ref - 此功能设置 Hall Current 19 Click 的零电压参考。

  • hallcurrent19_get_current - 此功能读取并计算 Hall Current 19 Click 的输入电流值。

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 Hall Current 19 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Hall Current 19 Click board
 * by reading and displaying the current measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger, and set the zero voltage reference.
 *
 * ## Application Task
 * The demo application reads the current measurements [A] and displays the results.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hallcurrent19.h"

static hallcurrent19_t hallcurrent19;   /**< Hall Current 19 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hallcurrent19_cfg_t hallcurrent19_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.
    hallcurrent19_cfg_setup( &hallcurrent19_cfg );
    HALLCURRENT19_MAP_MIKROBUS( hallcurrent19_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( ADC_ERROR == hallcurrent19_init( &hallcurrent19, &hallcurrent19_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, " Turn off the load current in the following 5 sec.\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    if ( HALLCURRENT19_OK == hallcurrent19_set_zero_ref( &hallcurrent19 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Process complete!\r\n");
    }
    else
    {
        log_error( &logger, " Zero reference." );
        for ( ; ; );
    }

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

void application_task ( void ) 
{
    float voltage = 0;
    if ( HALLCURRENT19_OK == hallcurrent19_get_current ( &hallcurrent19, &voltage ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Current : %.3f[A]\r\n\n", voltage );
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    if ( HALLCURRENT19_OCD_ACTIVE == hallcurrent19_get_oc1( &hallcurrent19 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Current over 7A \r\n" );
    }
    if ( HALLCURRENT19_OCD_ACTIVE == hallcurrent19_get_oc2( &hallcurrent19 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Current over 17.5A \r\n" );
    }
}

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

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