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【產(chǎn)品方案】CW32L010低成本工業(yè)儀表(方案組成框圖、硬件原理圖)

CW32生態(tài)社區(qū) ? 2024-11-28 16:17 ? 次閱讀

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一、引言

先看看L010家族產(chǎn)品功能:

TSSOP20的封裝可以產(chǎn)品PCB面積極大縮小。

以下幾個(gè)特性讓CW32L010在工業(yè)儀表上應(yīng)用更有優(yōu)勢(shì):

1.集成了主頻高達(dá) 48MHz 的 ARM? Cortex?-M0+ 內(nèi)核。

2. 64K超大Flash存儲(chǔ)容量。

3.極限超低功耗0.3uA,85℃高溫漏電僅1.2uA。

4.全面升級(jí)的低功耗串口,支持LIN、RS485硬件使能。

5.16路ADC輸入2M采樣率,采樣保持時(shí)間可獨(dú)立配置。

wKgZO2dIJyuAewK9AAAqckuL4VE272.jpg

6.ADC內(nèi)置1.2V基準(zhǔn)。

二、方案組成框圖設(shè)計(jì)

wKgZPGdIJyuAYx7QAAApfuq78NE945.jpg

三、參數(shù)功能列表

(1) 電壓測(cè)量范圍:0-30V。

(2) 電流測(cè)量范圍:0-3A。

(3) 顯示分辨率:電壓0.01V,電流0.01A。

(4) 測(cè)量精度:電壓±0.02V,電流±0.02A。

(5) 工作溫度:-40℃~85℃。

(6) 顯示方式:雙排3位數(shù)碼管顯示,實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電壓和電流。(響應(yīng)時(shí)間≤0.2秒)

(7) 顯示分辨率:3位數(shù)字顯示。根據(jù)輸入量程,自動(dòng)換檔,以盡量兼顧顯示分辨率及測(cè)量精度。

(8) 有儀表的標(biāo)定和校準(zhǔn)功能。(利用按鍵或藍(lán)牙

四、方案主要硬件原理圖

這樣的設(shè)計(jì)猜猜BOM成本預(yù)計(jì)多少費(fèi)用?歡迎留言。

wKgZO2dIJyyAQUY-AABTnJEWL04212.jpg

1. 電壓檢測(cè)

通過(guò)適當(dāng)?shù)姆謮弘娐罚瑢⒋郎y(cè)電壓降低到CW32芯片可接受的范圍內(nèi),然后接入CW32的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)進(jìn)行數(shù)字化處理。在原理圖中,可以看到,使用了PA02 作為電壓采集通道。分壓電阻為220K+10K,因此分壓比例為22:1。

如果使用1.2V作為參考電壓,根據(jù)R8和R7的阻值配比可以得到最高采樣電壓為:

1.2 / 10 * (220 + 10)= 27.6V

如果使用3.3V作為參考電壓,根據(jù)R8和R7的阻值配比可以得到最高采樣電壓為:
3.3 / 10 * (220 + 10)= 75.9V

因此不同的應(yīng)用場(chǎng)景可以根據(jù)采集電壓范圍大小來(lái)選擇參考電壓或匹配分壓電阻。當(dāng)電阻精度越高時(shí),采樣的越精確。

所以,需要測(cè)量的電壓高于模塊30V的設(shè)計(jì)電壓時(shí),可以選擇更換分壓電阻或通過(guò)修改基準(zhǔn)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)更大量程的電壓測(cè)量范圍。

考慮到被測(cè)電源可能存在波動(dòng),在電路設(shè)計(jì)時(shí),在低側(cè)分壓電阻上并聯(lián)了0.1uF的濾波電容提高測(cè)量穩(wěn)定性。

2. 電流檢測(cè)

采用低側(cè)電流采樣電路進(jìn)行電流檢測(cè),采樣電路的低側(cè)與表頭供地。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的采樣電流為3A,選擇的采樣電阻為100mΩ。

采樣選型主要需要參考以下幾個(gè)方面:

(1) 檢流電阻帶來(lái)的壓差,一般不建議超過(guò)0.5V;

(2) 檢流電阻的功耗,應(yīng)當(dāng)根據(jù)該參數(shù)選擇合適的封裝;

(3) 檢流電阻上電壓的放大倍數(shù):本項(xiàng)目中沒(méi)有使用放大電路,因此倍率為1。

隨后便可以通過(guò)以上參數(shù)計(jì)算出檢流的阻值選擇:

(1) 由于本項(xiàng)目沒(méi)有使用放大電路,因此需要選擇更大的采樣電阻獲得更高的被測(cè)電壓以便于進(jìn)行測(cè)量;

(2) 考慮到更大的電阻會(huì)帶來(lái)更大的壓差、更高的功耗,因此也不能無(wú)限制的選擇更大的電阻;

(3) 本項(xiàng)目選用了2512封裝的100mΩ的檢流電阻,根據(jù)公式可以計(jì)算出3A*100mΩ=300mV,900mW,對(duì)應(yīng)的溫升功率為1W。

3. 數(shù)碼管顯示電路

CW32主芯片為20PIN,GPIO引腳數(shù)量有限,同時(shí)考慮降低成本,這里選用數(shù)碼管定義如下:

wKgZPGdIJyyAZL-PAAApKAsLnTU855.jpg

與動(dòng)態(tài)掃描原理的共陰極或共陽(yáng)極數(shù)碼管不同,這里選的數(shù)碼管相比下來(lái)僅使用9個(gè)引腳來(lái)控制6位顯示,少用了5個(gè)IO資源。區(qū)別在于掃描的原理不同,掃描的速度也需要提高。

需要了解更多顯示原理的,去看例程講解視頻吧。

五、軟件重點(diǎn)編程思想

軟件源碼:通過(guò)網(wǎng)盤分享的文件:2+電壓電流表L010+OK.rar鏈接: https://pan.baidu.com/s/1yatWq3o_Q1JI-HgbhwKdgw?pwd=5ndr 提取碼: 5ndr

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)濾波算法,CW32生態(tài)社區(qū)已有眾多文章視頻講述【CW32數(shù)字電壓電流表軟件進(jìn)階教程-2.電壓電流值做均值濾波】、【CW32數(shù)字電壓電流表軟件教程-實(shí)驗(yàn)七:基本數(shù)據(jù)處理算法(均值濾波)】等,這里不再贅述。源碼請(qǐng)自行下載查看。

值得一提的是CW32L010的ADC。

從芯片手冊(cè)中截取如下:

wKgZO2dIJyyAM3B6AACWfGyznCI208.jpg

在ADC轉(zhuǎn)換通道上,除了芯片的下載、復(fù)位、電源相關(guān)引腳,所有的IO(14路)均支持AD模擬輸入功能。

wKgZPGdIJy2AS-kIAABiUuQFKB4028.jpg

wKgZO2dIJy2AOyeqAABaTNajEe8671.jpg

這功能框圖太清晰,不需要解析了。

1.2V電壓生成器、溫度傳感器、8個(gè)轉(zhuǎn)換通道...

wKgZO2dIJzOAEQlDAADWSBBqgZI326.jpg

還有外部觸發(fā)功能,模擬看門狗功能等等。

六、產(chǎn)品使用方法如下

定義5個(gè)工作模式,點(diǎn)按按鍵切換工作模式,長(zhǎng)按3S設(shè)置對(duì)應(yīng)模式下的參數(shù)值,并保存到FLASH:

模式0:顯示正常的電壓電流值(上一排數(shù)碼管顯示電壓值*.**V或**.*V自動(dòng)切換,下一排顯示電流值,*.**A)

模式1:電壓5V標(biāo)定值設(shè)置。上一排數(shù)碼管顯示S.05. 。下一排顯示當(dāng)前電壓值*.**V或**.*V。當(dāng)長(zhǎng)按3S 按鍵時(shí),將當(dāng)前值標(biāo)定為5V電壓值。

模式2:電壓15V標(biāo)定值設(shè)置。上一排數(shù)碼管顯示S.15. 。下一排顯示當(dāng)前電壓值*.**V或**.*V。當(dāng)長(zhǎng)按3S 按鍵時(shí),將當(dāng)前值標(biāo)定為15V電壓值。

模式3:電流0.5A標(biāo)定值設(shè)置。上一排數(shù)碼管顯示A.0.5。下一排顯示當(dāng)前電流值*.**A。當(dāng)長(zhǎng)按3S 按鍵時(shí),將當(dāng)前值標(biāo)定為0.5A電流值。

模式4:電流1.5A標(biāo)定值設(shè)置。上一排數(shù)碼管顯示A.1.5。下一排顯示當(dāng)前電流值*.**A。當(dāng)長(zhǎng)按3S 按鍵時(shí),將當(dāng)前值標(biāo)定為1.5A電流值。

七、視頻演示

CW32L010工業(yè)儀表:1.使用演示_嗶哩嗶哩_bilibili?www.bilibili.com/video/BV1kdSRYoExh/

CW32L010&CW32F003工業(yè)儀表:2.硬件原理圖對(duì)比_嗶哩嗶哩_bilibili?www.bilibili.com/video/BV1CCDpYzEUm/

CW32L010工業(yè)儀表:3.軟件講解_嗶哩嗶哩_bilibili?www.bilibili.com/video/BV1zGD3YwET1/

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