内容介绍

一、项目摘要

基于ADI公司的ADMT4000模块,实现了检测旋转方向以及速度的小装置。

二、所选任务介绍

手动旋转磁铁，通过串口实时识别旋转方向（正转/反转）并计算转速。

任务要求

读取 ADMT4000 角度数据，判断当前旋转方向（正转/反转），串口实时显示
根据角度变化量和时间计算转速（转/秒或度/秒），串口实时显示
静止时显示转速为 0，旋转时实时更新
在 46 圈范围内验证方向和转速检测的正确性

二、硬件介绍

1.ADMT4000

ADMT4000 是一种磁转数传感器，即使在设备断电时也能够记录磁系统的旋转次数。通电时可以查询该套件，以报告系统的绝对位置。绝对位置通过串行外设接口 (SPI) 报告。ADMT4000 最多可计数 46 圈外部磁场，以顺时针 (CW) 方向递增绝对位置计数。

产品特性：

真正通电多圈计数器
46 圈磁传感器
＞16k° 数字输出
±0.25° 精度
测量更新率 100 kSPS
16 mT 至 31 mT 操作范围
内部温度传感器
IC 电源，3.3 V
SPI 接口，1.8 V 至 5 V
结温范围：-40°C 至 +150°C
24 引脚 TSSOP
工业应用

2.合宙Air780EHV核心板

Air780是基于移芯EC618平台下的LTE Cat.1无线模组，支持FDD-LTE与TDD-LTE 4G远距传输。

集成USB、UART、I2C等丰富接口，能够应对物联网行业多样应用。

三、方案框图与设计思路

本次选择的任务比较简单，直接通过780ehv实时读取角度值，然后程序中直接计算正反转以及速度即可

四、开发过程

流程图

合宙使用的lua语言，与python比较类似，以下是主程序代码

PROJECT = "admt4000_speed_test"
VERSION = "1.0.0"


local sys = require("sys")
local admt4000 = require("admt4000")


local SPI_ID = spi.SPI_0
local SPI_CS_PIN = 22


local SAMPLE_MS = 100       -- 采样周期
local DEAD_SPEED_DPS = 2    -- 小于这个认为静止（度/秒）


-- =========================
-- 角度解码
-- =========================
local function decode_angle(raw)
    local code = bit.band(bit.rshift(raw, 4), 0x0FFF)
    return code * 360 / 4096
end


-- =========================
-- 角度差（处理跨 360）
-- =========================
local function calc_delta(curr, last)
    local delta = curr - last


    if delta > 180 then
        delta = delta - 360
    elseif delta < -180 then
        delta = delta + 360
    end


    return delta
end


-- =========================
-- 主任务
-- =========================
sys.taskInit(function()


    local sensor = admt4000.init({
        spi_id = SPI_ID,
        cs_pin = SPI_CS_PIN,
        speed = 4000000
    })


    if not sensor then
        log.error("main", "init failed")
        return
    end


    log.info("main", "start speed test")


    -- 启动转换
    sensor:writeRegisterNoVerify(0x01, 0x0000)
    sys.wait(100)


    local last_angle = nil
    local last_ts = nil


    while true do


        -- 读 ANGLE
        local raw = sensor:readRegister(0x05)


        if raw then


            local angle = decode_angle(raw)
            local now = mcu.ticks()


            local direction = "静止"
            local speed_dps = 0
            local speed_rps = 0


            if last_angle and last_ts then


                local dt = (now - last_ts) / 1000


                if dt > 0 then
                    local delta = calc_delta(angle, last_angle)


                    speed_dps = delta / dt
                    speed_rps = speed_dps / 360


                    if speed_dps > DEAD_SPEED_DPS then
                        direction = "正转"
                    elseif speed_dps < -DEAD_SPEED_DPS then
                        direction = "反转"
                    else
                        direction = "静止"
                        speed_dps = 0
                        speed_rps = 0
                    end
                end
            end


            log.info(
                "SPEED",
                "角度", string.format("%.2f", angle),
                "方向", direction,
                "角速度(dps)", string.format("%.2f", speed_dps),
                "转速(rps)", string.format("%.3f", speed_rps)
            )


            last_angle = angle
            last_ts = now


        else
            log.error("read", "angle failed")
        end


        sys.wait(SAMPLE_MS)
    end
end)


sys.run()

实物图

当手持磁铁在模块上方旋转时日志可以打印出相关信息，不过由于是手持磁铁的原因，无法固定一个点位且晃动严重，因此数据会出现一些浮动

四、遇到的难点及解决方法

其一是该模块供电和通信是分开的，但是电脑上并没有多余的usb口来供电，于是乎通过观察原理图发现，排针有一个位置是NC位，所以直接将电源飞线到该排针上，这样就可以直接将用杜邦线供电了

其二便是通信成功后发现数据浮动的厉害，并且圈数一直显示不对，经过排查之后发现是手持磁铁导致磁场不稳定，模块测量出来的也就不稳定，特别是磁铁过于靠近芯片还会引起模块复位。解决方法其实也很简单，要么拿个电机后面贴上磁铁并固定在模块上，不过手上暂时没有相关的东西，于是采用方法二，将磁铁对着模块的最下方，不过这样的话磁性可能不够，所以多加了几个磁铁堆叠起来，最后成功稳定住了，（当然间距是稳定住了，但是剩下的只能靠手稳了）。

五、心得体会

本次活动的模块挺有意思的，以后可以拿来做更多更好玩的东西。