基于SCP1000-D01的氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)

時(shí)間：2007-10-17 14:26:00

關(guān)鍵字：氣壓計(jì) P10 寄存器高精度

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]文中主要介紹一款高精度、高分辨率和低功耗的數(shù)字氣壓傳感器SCP1000-D01。該器件可用于微型或者小型無(wú)人機(jī)制造氣壓計(jì)，易于操作，便于攜帶。

1 引言

氣壓測(cè)量在儀器儀表、醫(yī)療衛(wèi)生、氣壓計(jì)、高度計(jì)等工業(yè)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。而選擇速率快、精度高的傳感器是實(shí)際工程應(yīng)用的關(guān)鍵。結(jié)合課題組的研究任務(wù)，文中主要介紹一款高精度、高分辨率和低功耗的數(shù)字氣壓傳感器SCP1000-D01。該器件可用于微型或者小型無(wú)人機(jī)制造氣壓計(jì)，易于操作，便于攜帶。

2 性能特點(diǎn)和引腳功能

SCP1000-D01是芬蘭VTI公司的革命性產(chǎn)品。這款基于D-MEMS技術(shù)的絕對(duì)壓力傳感器能在正常條件下達(dá)到亞米級(jí)別的分辨率和1 m的精度，適合許多商用場(chǎng)合。

SCP1000-D01提供了高精度、高速、低功耗和超低功耗四種測(cè)量模式。用戶(hù)可以根據(jù)需要自行選擇測(cè)量方式。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)上，對(duì)速度有相當(dāng)高的要求，所以綜合考慮選擇了高速模式。通訊接口采用SPI接口。

對(duì)于氣壓傳感器應(yīng)用，最重要的是精度高，這樣才能夠滿(mǎn)足實(shí)際需求。SCP1000-D01的絕對(duì)壓力精度在-100 Pa～+100 Pa，約-8.5 m～+8.5 m，其溫度精度為1℃～2℃。目前為止，這一精度在微型氣壓傳感器中是最高的。

SCP1000-D01內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換電路，既便于用戶(hù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，又減輕了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重量和電路的繁瑣，符合當(dāng)前傳感器的使用要求。

高精度模式下測(cè)量時(shí)。分辨率為1.5 Pa～6 Pa,約0.1 m～0.4 m；在超低功耗模式下分辨率為2 Pa～15 Pa，約0.2 m～1.3 m。而其溫度的分辨率為0.2℃～0.5℃。

SCP1000-D01采用了貼片式設(shè)計(jì)和ASIC封裝，功耗相當(dāng)小，其工作電壓為2.4 V～3.3 V。電流最大僅為50 μA，近乎于可以忽略不計(jì)。

SCP1000-D01為圓形結(jié)構(gòu)，直徑僅為6 mm。高度僅為1.7 mm。

SCP1000-D01共有16個(gè)引腳．其中I/O型引腳

7個(gè)，電源型引腳9個(gè)。其引腳結(jié)構(gòu)和形狀如圖1所示，中間頂端的是傳感器芯片頭。I/O型(SPI接口)引腳功能如表1所示。TRIG外部觸發(fā)低功耗模式,具體操作是給該引腳一個(gè)下降沿信號(hào)，若不用,該引腳則接至DVSS。DRDY為輸出中斷信號(hào)，用以提示用戶(hù)溫度和壓力值已經(jīng)測(cè)量，可以讀取。PD引腳為高電平可以使SCP1000-D01長(zhǎng)時(shí)間保持低功耗模式。SCK、MOSI、MISO和CSB引腳組成了數(shù)據(jù)通訊線(xiàn)。

3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

SCP1000-D01壓力傳感器包括一個(gè)壓力傳感頭和特定用途集成電路。SCP1000-D01壓力傳感器內(nèi)部包含A/D轉(zhuǎn)換器以及存儲(chǔ)氣壓和溫度值的寄存器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

啟動(dòng)SCP1000-DO1之后首先要進(jìn)行線(xiàn)性化和狀態(tài)檢測(cè)，然后選擇測(cè)量模式。

3.1 模式選擇

如上所述，SCP1000-D01有四種測(cè)量模式，其中高精度、高速、超低功耗模式是以連續(xù)方式進(jìn)行測(cè)量工作，而低功耗模式則是以觸發(fā)方式工作的。也就是說(shuō)啟動(dòng)低功耗模式測(cè)量時(shí)需要給TRIG一個(gè)上升沿信號(hào)或向寄存器OPERATION寫(xiě)入0X0C：而高精度、高速、超低功耗模式的啟動(dòng)則是向OPER-ATION寄存器分別寫(xiě)入0X0A、0X09、0X0B實(shí)現(xiàn)的。連續(xù)測(cè)量模式的時(shí)序如圖3所示，觸發(fā)測(cè)量模式下的時(shí)序如圖4所示。

啟動(dòng)SCP1000-DO1之后首先要進(jìn)行線(xiàn)性化和狀態(tài)檢測(cè)，然后選擇測(cè)量模式。

3.1 模式選擇

3.2 數(shù)據(jù)讀取

選擇好測(cè)量模式后需將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)讀出來(lái)，以供使用。引腳DRDY有信號(hào)表示可以讀取測(cè)量數(shù)據(jù)。

溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在TEMPOUT寄存器中的[13：0]，其中第13位是符號(hào)位。將其二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十進(jìn)制，可利用以下公式得到溫度值：

壓力數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DATARD8寄存器的[2：0]和DATARD16寄存器的[15：0]中。兩個(gè)數(shù)據(jù)前后連接組成19位二進(jìn)制數(shù)值。將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，利用以下公式即可得到壓力值。