KA-Nucleo-Weather

Opis

KA-Nucleo-Weather to ekspander funkcjonalny dla NUCLEO i Arduino z zestawem sensorów środowiskowych: ciśnienia, wilgotności, temperatury i natężenia światła oraz 5-pozycyjnym joystickiem i LED RGB.

none|400px|thumb|center

Podstawowe cechy i parametry

• Zgodność z systemami NUCLEO i Arduino
• Wbudowany sensor ciśnienia MEMS (LPS331):
  • Zakres pomiarowy 260 do 1260 mbar
  • Częstotliwość pomiarów (ODR) 1 Hz do 25 Hz
  • Rozdzielczość ADC 24 bity
  • Interfejs SPI/I2C (użyty I2C)
• Wbudowany sensor wilgotności MEMS (HTS221)
  • Zakres pomiarowy 0 to 100% (wilgotność względna)
  • Częstotliwość pomiarów (ODR) 1 do 12,5 Hz
  • Rozdzielczość ADC 16 bitów
  • Interfejs SPI/I2C (użyty I2C)
• Wbudowany cyfrowy sensor temperatury (STLM75):
  • Zakres pomiarowy –55°C do +125°C
  • Czas konwersji ADC <150 ms
  • Zintegrowany programowany termostat
  • Rozdzielczość ADC 9 bitów
  • Interfejs SMbus/I2C
• Wbudowany cyfrowy sensor natężenia oświetlenia ALS (TSL25721):
  • Charakterystyka czułości zbliżona od oka ludzkiego
  • Zintegrowane wzmacniacze analogowe o programowanym wzmocnieniu
  • Dwa kanały pomiarowe
  • Zintegrowany programowany komparator
  • Dynamika pomiaru 45000000:1
  • Maksymalne natężenie światła 60000 lux
  • Rozdzielczość ADC 16 bitów
• Wbudowana LED RGB
• Wbudowany joystick 5-stykowy
• Przedłużone złącza szpilkowe

Wyposażenie standardowe

Kod	Opis
KA-Nucleo-UniExp	Zmontowany i uruchomiony moduł

Schemat elektryczny

none|800px|thumb|center

Widok płytki

none|300px|thumb|center

Czujnik temperatury

W ekspanderze zastosowano półprzewodnikowy czujnik temperatury STLM20 z wyjściem analogowym. Napięcie na wyjściu czujnika zmienia się zgodnie ze wzorem:

Vo = (–11,69mV)/°C × T + 1,8663V [V]

gdzie:

• T - temperatura zmierzona przez czujnik
• Vo – napięcie na wyjściu czujnika

Mierzona temperatura ma więc wartość:

T=(1,8663−Vo)/0,01169 [°C]

Wyjście czujnika temperatury dołączono do linii A2, która spełnia rolę kanału wejściowego ADC_IN4 (linia GPIO PA4 w STM32)

none|500px|thumb|center

Interfejs Bluetooth

W ekspanderze zastosowano moduł Bluetooth HC-05, komunikujący się z mikrokontrolerem za pomocą interfejsu UART (UART1 w STM32). Sposób dołączenia modułu do mikrokontrolera STM32 przedstawiono w tabeli poniżej.

Linie HC-05	Nazwa linii	GPIO w STM32	Interfejs STM32
Tx	D2	PA10	UART1/RxD
Rx	D8	PA9	UART1/TxD
KEY	A0	PA0	-
RESET	nRST	nRES	-

Mikroswitch Sw1 służy do przełączania trybu pracy modułu, w tym wprowadzania w tryb AT. Zalecanym sposobem przełączenia modułu w tryb AT jest wciśnięcie i przytrzymanie Sw1 przed włączeniem zasilania (interfejs UART pracuje wtedy z prędkością 38400 b/s). Moduł sygnalizuje wejście w ten tryb pracy miganiem LED D1 z częstotliwością 1 Hz. Wysoki stan na wejściu KEY modułu można wymusić także z poziomu mikrokontrolera (PA0/A0). Jeżeli LED D1 miga z częstotliwością 2 Hz oznacza to oczekiwanie na sparowanie lub poprawne sparowanie, które dodatkowo jest sygnalizowane za pomocą świecenia LED D2.

none|600px|thumb|center

Akcelerometr MEMS 3D

Ekspander jest wyposażony w akcelerometr MEMS 3D (LIS35DE), komunikujący się z mikrokontrolerem za pomocą magistrali I2C (kanał I2C1 w STM32). Sposób dołączenia akcelerometru pokazano w tabeli poniżej.

Linie LIS35DE	Nazwa linii	GPIO w STM32	Interfejs STM32	Uwagi
SCL	D15	PB8	SCL/I2C1	Linie podciągnięte do plusa zasilania rezystorami 4,7 kΩ
SDA	D14	PB9	SDA/I2C1
INT1	A1	PA1	-	-
INT2	D7	PA8	-	-

Akcelerometr zastosowany w zestawie ma następujący adres bazowy na magistrali I2C: 001110xb. Symbol „x” oznacza „0” lub „1” w zależności od położenia zwory JP1. Linie komunikacyjne magistrali I2C są podciągnięte do plusa zasilania za pomocą rezystorów 4,7kΩ.

none|600px|thumb|center

Zwarte styki JP1	Adres bazowu U1	SA0
1-2	0011101b	1
2-3	0011100b	0

LED-RGB

Wbudowane diody LED-RGB są sterowane bezpośrednio z linii GPIO mikrokontrolera zgodnie z tabelą poniżej. Diody świecą jeżeli na linii sterującej jest stan logiczny „0”.)

Dioda LED	Nazwa linii	GPIO w STM32	Uwagi
Red	D12	PA6	LED świecą, gdy stan na liniach GPIO jest "0"
Green	D11	PA7
Blue	A3	PB0

none|600px|thumb|center

Joystick

Wbudowany w ekspander 5-stykowy joystick jest dołączony bezpośrednio do linii GPIO mikrokontrolera zgodnie z tabelą poniżej. Każda linia jest podciągnięta do plusa zasilania za pomocą rezystora 10 kΩ.

Kierunek joysticka	Nazwa linii	GPIO w STM32	Uwagi
Góra	D4	PB5	Linie podciągnięte do plusa zasilania rezystorami 10 kΩ
Dół	D10	PB6
Lewo	D3	PB3
Prawo	D5	PB4
OK	D6	PB10

none|600px|thumb|center

Mapa przypisań linii GPIO

none|1000px|thumb|center