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  • 产品名称:采用数字气压传感器实现气压测量系统的设计和应用研究
  • 更新时间:2024-02-18 18:12:16 来源:AYX在线 作者:ayx最新官网下载
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产品详细信息

  气压测量在仪器仪表、医疗卫生、气压计、高度计等工业设备中有着广泛的应用。而选择速率快、精度高的传感器是实际工程应用的关键。结合课题组的研究任务,文中主要介绍一款高精度、高分辨率和低功耗的数字气压传感器SCP1000-D01。该器件可用于微型或者小型无人机制造气压计,易于操作,便于携带。

  SCP1000-D01是芬兰VTI公司的性产品。这款基于D-MEMS技术的绝对压力传感器能在正常条件下达到亚米级别的分辨率和1 m的精度,适合许多商用场合。

  SCP1000-D01提供了高精度、高速、低功耗和超低功耗四种测量模式。用户可以根据需要自行选择测量方式。本系统设计应用于无人机上,对速度有相当高的要求,所以综合考虑选择了高速模式。通讯接口采用SPI接口。

  对于气压传感器应用,最重要的是精度高,这样才能够满足实际需求。SCP1000-D01的绝对压力精度在-100 Pa~+100 Pa,约-8.5 m~+8.5 m,其温度精度为1℃~2℃。目前为止,这一精度在微型气压传感器中是最高的。

  SCP1000-D01内置A/D转换电路,既便于用户开发设计,又减轻了设计系统的重量和电路的繁琐,符合当前传感器的使用要求。

  高精度模式下测量时。分辨率为1.5 Pa~6 Pa,约0.1 m~0.4 m;在超低功耗模式下分辨率为2 Pa~15 Pa,约0.2 m~1.3 m。而其温度的分辨率为0.2℃~0.5℃。

  SCP1000-D01采用了贴片式设计和ASIC封装,功耗相当小,其工作电压为2.4 V~3.3 V。电流最大仅为50 μA,近乎于可以忽略不计。

  7个,电源型引脚9个。其引脚结构和形状如图1所示,中间顶端的是传感器芯片头。I/O型(SPI接口)引脚功能如表1所示。TRIG外部触发低功耗模式,具体操作是给该引脚一个下降沿信号,若不用,该引脚则接至DVSS。DRDY为输出中断信号,用以提示用户温度和压力值已经测量,可以读取。PD引脚为高电平可以使SCP1000-D01长时间保持低功耗模式。SCK、MOSI、MISO和CSB引脚组成了数据通讯线、内部结构和工作原理

  SCP1000-D01压力传感器包括一个压力传感头和特定用途集成电路。SCP1000-D01压力传感器内部包含A/D转换器以及存储气压和温度值的寄存器,其内部结构如图2所示。

  如上所述,SCP1000-D01有四种测量模式,其中高精度、高速、超低功耗模式是以连续方式进行测量工作,而低功耗模式则是以触发方式工作的。也就是说启动低功耗模式测量时需要给TRIG一个上升沿信号或向寄存器OPERATION写入0X0C:而高精度、高速、超低功耗模式的启动则是向OPER-ATION寄存器分别写入0X0A、0X09、0X0B实现的。连续测量模式的时序如图3所示,触发测量模式下的时序如图4所示。

  如上所述,SCP1000-D01有四种测量模式,其中高精度、高速、超低功耗模式是以连续方式进行测量工作,而低功耗模式则是以触发方式工作的。也就是说启动低功耗模式测量时需要给TRIG一个上升沿信号或向寄存器OPERATION写入0X0C:而高精度、高速、超低功耗模式的启动则是向OPER-ATION寄存器分别写入0X0A、0X09、0X0B实现的。连续测量模式的时序如图3所示,触发测量模式下的时序如图4所示。

  选择好测量模式后需将测量得到的数据读出来,以供使用。引脚DRDY有信号表示可以读取测量数据。

  温度数据存储在TEMPOUT寄存器中的[13:0],其中第13位是符号位。将其二进制转换成相应的十进制,可利用以下公式得到温度值:

  压力数据存储在DATARD8寄存器的[2:0]和DATARD16寄存器的[15:0]中。两个数据前后连接组成19位二进制数值。将其转换为十进制数,利用以下公式即可得到压力值。

  SCP1000-D01内部集成了多个寄存器,可以存储相应的测量数据,比较重要寄存器的地址如表2所列。

  在工程应用中,通过MAX232E实现单片机TTL电平与上位机RS232电平之间的转换,把气压信息传给上位机,具体电路如图6所示。

  介绍了芬兰VTI公司的气压传感器SCP1000-D01的优点以及应用。SCP1000-D01以高精度、高分辨率、高集成度、低功耗、小体积、小重量的性能,具有极高的科研价值和应用价值。

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