датчик барометрического давления что это

Устройство современного автомобиля

Датчики барометрического давления и абсолютного давления во впускном коллекторе

Датчики барометрического давления используются в системах управления двигателем при определе­нии массы топлива по объемному расходу воздуха. Этот способ оказывается намного проще и дешевле в реали­зации, если сравнивать с непосредственным измерением массового расхода воздуха, но точность резко снижается. Датчики барометрического давления могут использоваться только для диагностики в бортовых диа­гностических системах второго поколения OBD-II.

Датчики барометрического (атмосферного) давления нужны для адаптации электронных блоков управления к перепадам высоты и изменениям погоды. Они могут применяться совместно с расходомером воздуха по объему. Скорее всего это один и тот же датчик, тогда измерение атмосферного давления производится, когда зажигание включено, а двигатель еще не работает. При езде в горных местах иногда приходится специально останавливаться для того, чтобы перезапустить двигатель, что позволит адаптировать систему управления подачей топлива к новой высоте.

Выпускаются и сдвоенные датчики (рис). Вход барометрического датчика остается открытым и на него подается атмосферное давление, вход датчика разре­жения соединяется вакуумным шлангом с впускным коллектором.

Рис. 2.2. Комбинированный датчик барометрического давления и разрежения:

Рис. 2.3. Современный интегральный датчик давления в защитном корпусе

Барометрические датчики и датчики давления, применяемые для измерения разрежения во впускном трубопроводе, могут быть различных конструкций. Дат­чики давления дискретного действия представляют собой устройство, где замыка­ние и размыкание контактов происходят под действием упругой мембраны, испы­тывающей измеряемое давление.

Датчики давления непрерывного действия представляют собой либо потенцио­метр, ползунок которого связан с мембраной, либо катушку индуктивности, в ко­торую мембрана под действием давления вдвигает магнитный сердечник.

Современные интегральные датчики (рис.) подключаются к микропроцессо­ру ЭБУ через коммутатор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Для 8-раз­рядного контроллера шаг дискретизации может составлять до 4 мс, для 16-разряд­ного — до 2 мс.

Погрешность датчика абсолютного давления во впускном коллекторе обычно около 1%.

Датчик барометрического давления работает в диапазоне 60. 115 кПа, имеет погрешность около 1,5%. По краям рабочего диапазона, как по температуре, так и по давлению, погрешность растет.

Рис. 2.4. Упрощенная электрическая схема датчика абсолютного атмосферного давления с цепями компенсации: (А — цепь температурной компенсации, В — измерительный мост, С — подстройка нуля, D — коэффициент усиления, Е — термокомпенсация усилителя).

Датчики абсолютного давления в двига­телях с наддувом работают в диапазоне дав­лений 20. 200 кПа.

Рассмотренные датчики имеют, как пра­вило, интегральное исполнение и крепятся к стенкам соответствующих трубопроводов.

Широкое распространение получили полупроводниковые датчики с преобразо­вателем давления на кремниевом кристал­ле, в работе которого используется пьезорезистивный эффект (рис. 2.4, 2.5). На повер­хности кристалла сформирован мостик сопротивлений, ток через которые изменя­ется под действием деформации. Затем ток усиливается и вводится температурная ком­пенсация. Эти датчики отличаются неболь­шими размерами и высокой надежностью. Интегральные датчики очень технологич­ны, их выходной сигнал унифицирован для подключения к аналоговым или импуль­сным входам микроконтроллера.

Информацию о давлении в зависимости от конструкции датчика несет величина выходного напряжения или его частота.

Характеристики датчиков абсолютного давления

Источник

Ошибка Р1105-02 (датчик барометрического давления)

Всем привет! Начну с того, что при поиске информации что это за датчик барометрического давления (еще его называют датчиком атмосферного давления) и зачем он нужен, информации почти нету.

Не путайте этот датчик с датчиком давления наддува (он расположен во впускном коллекторе) несмотря на то, что они похожи функция у них разная!

Датчик барометрического давления расположен на кронштейне под ЭБУ ТНВД (это на Y17DT).

Датчик барометрического давления адаптирует ЭБУ к перепадам высоты и измерениям атмосферного воздуха (атмосферного давления). Если не углубляться в тему «Что есть атмосферное давление и его влияние на окружающую среду», можно сказать так: чем выше давление и ниже температура, тем больше плотность воздуха. Поэтому наибольшая плотность воздуха зимой в морозную погоду, а наименьшая летом в теплую погоду — отсюда и влияние на расход топлива, а также динамических характеристик. Поэтому датчик барометрического (атмосферного) давления важен для работы двигателя. У меня же зимой машина едет как надо, а летом ехать не хочет, теперь понятно почему))

В общем решил я покончить раз и навсегда с ошибкой датчика барометрического давления! 1,5 года назад я уже пытался что-то сделать с ним. Тогда я его подвесил так, что ошибки у меня не было (проводка была в очень плохом состоянии- я ее просто подвесил за кронштейн двигателя и проводка вытянулась.)

Недавно у меня были проблемы с сигнализацией, сам разобраться не смог, обратился к электрику. Думаю пусть заодно проводку поменяет. Он поменял, перенёс месторасположение датчика по выше (на кронштейн топливного фильтра). Увы, ошибка P1105-02 появилась.

Поехал сегодня на Малиновку, купил бу-шный датчик (кстати вот его номер 16258659). При проверке заметил, что ошибка пропала, но показания в приложении не пишет.

Сходил обратно обменял. Однако и этот датчик не пишет показания давления (позже проверю показания по Op-com, может приложение не поддерживает?!).

И вот при проверке своего «родного» и «нового» датчика заметил разную работу двигателя: стоит снять фишку с «нового» датчика, двигатель начинает работать как-то более жестко.

При включении моего «родного» датчика двигатель также жестко работает. В общем надеюсь, что датчик будет исправно работать.

Источник

Датчик абсолютного давления (ДАД): как работает, неисправности, симптомы, как проверить

Датчик абсолютного давления (ДАД или manifold absolute pressure — MAP) используется блоком управления двигателем (ЭБУ) для расчёта нагрузки двигателя. Датчик генерирует сигнал, который пропорционален вакууму во впускном коллекторе. ЭБУ использует этот входной сигнал, вместе с несколькими другими, для расчета правильного количества топлива для впрыска в цилиндры.

Общая информация

Когда двигатель работает под нагрузкой, вакуум на впуске падает, т. к. дроссель открывается широко. Двигатель всасывает больше воздуха, что требует бОльшего количества топлива для поддержания соотношения топливо-воздушной смеси.

Фактически, когда ЭБУ считывает сигнал большой нагрузки от ДАД, это обычно приводит к тому, что топливная смесь становится немного богаче, чем обычно, поэтому двигатель может производить больше энергии. В то же время блок управления слегка изменяет угол опережения зажигания (УОЗ), чтобы предотвратить детонацию, которая может повредить двигатель и снизить производительность.

Когда условия меняются и автомобиль движется под небольшой нагрузкой, накатом или замедляясь, от двигателя требуется меньше мощности. Дроссельная заслонка открыта немного или может быть закрыта, что приводит к увеличению вакуума на впуске.

Датчик MAP обнаруживает это. ЭБУ обедняет топливную смесь и изменяет момент зажигания, чтобы уменьшить расход топлива.

Где находится датчик абсолютного давления

ДАД может располагаться в нескольких местах в зависимости от марки и модели автомобиля. MAP сенсор может быть установлен на моторном щите, внутреннем крыле или впускном коллекторе.

Соединение датчика производится непосредственно через отверстие в коллекторе или с помощью штуцера и шланга.

На двигателях с турбонаддувом датчик абсолютного давления чаще всего устанавливается непосредственно на впускной коллектор.

Как работает ДАД

Датчики MAP называются датчиками абсолютного давления в коллекторе, а не датчиками вакуума на впуске, поскольку они измеряют давление (или его отсутствие) внутри впускного коллектора. Когда двигатель не работает, давление внутри впускного коллектора такое же, как и внешнее атмосферное давление.

Когда двигатель запускается, внутри коллектора создается вакуум за счет движения поршней и ограничением, создаваемым дроссельной заслонкой. При полностью открытом дросселе при работающем двигателе вакуум на впуске падает почти до нуля, а давление внутри впускного коллектора снова почти равно внешнему атмосферному давлению.

Атмосферное давление обычно варьируется от 700 до 800 мм ртутного столба (93 – 105 кПа) в зависимости от вашего местоположения и климатических условий. Переводя в фунты на квадратный дюйм значение атмосферного давления будет равно 14,7 psi (pound-force per square inch).

Атмосферное давление, скриншот с яндекса

Вакуум внутри впускного коллектора двигателя, для сравнения, может варьироваться от нуля до 70 кПа или более в зависимости от условий эксплуатации.

Вакуум на холостом ходу всегда высокий и обычно составляет 50 – 65 кПа (от 400 до 500 мм рт. ст.) в большинстве транспортных средств. Самый высокий уровень вакуума возникает при торможении с закрытым дросселем. Поршни пытаются всасывать воздух, но закрытый дроссель перекрывает подачу воздуха, создавая высокий вакуум во впускном коллекторе (обычно на 13-17 кПа выше, чем на холостом ходу).

Когда дроссель внезапно открывается, как при ускорении, двигатель всасывает большое количество воздуха, и вакуум падает до нуля. Затем вакуум медленно поднимается, когда дроссель закрывается.

Когда ключ зажигания включается первый раз, прежде чем запустить двигатель, блок управления проверяет показания ДАД, чтобы определить атмосферное (барометрическое) давление.

Таким образом, датчик MAP может выполнять функцию датчика атмосферного давления (BARO). Затем ЭБУ использует эту информацию для регулировки воздушно-топливной смеси, чтобы компенсировать изменения давления воздуха из-за высоты и / или погоды.

Некоторые автомобили используют отдельный барометрический датчик для этой цели, а другие используют комбинированный, который измеряет оба давления и называется BMAP.

На двигателях с турбонаддувом ситуация немного сложнее, потому что при наддуве на самом деле может быть положительное давление во впускном коллекторе. Но датчику MAP это неважно, потому что он просто контролирует абсолютное давление внутри впускного коллектора.

На двигателях с электронной системой впрыска «скорость-плотность» воздушного потока оценивается, а не измеряется непосредственно датчиком воздушного потока. Контроллер анализирует сигнал ДАД, а также обороты двигателя, положение дроссельной заслонки, температуру охлаждающей жидкости и температуру окружающего воздуха, чтобы оценить, сколько воздуха поступает в двигатель.

Блок управления также может принимать во внимание сигнал обогащения / обеднения от датчика кислорода и положение клапана EGR, прежде чем вносить необходимые поправки в воздушно-топливную смесь. Этот подход к управлению топливом не так точен, как в системах, использующих датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), но в тоже время он не так сложен и не слишком дорог.

Смотрите видео о том, как работает датчик абсолютного давления в коллекторе:

Другое преимущество систем с ДАД состоит в том, что они менее чувствительны к утечкам вакуума. Любой воздух, который попадает в двигатель после ДМРВ, является «неизмеренным» и нарушает баланс, необходимый для поддержания соотношения воздушно-топливной смеси.

В системе с MAP датчиком, он обнаружит небольшое падение вакуума, вызванное утечкой воздуха, и контроллер компенсирует это, добавляя больше топлива.

На многих двигателях GM, которые имеют датчик массового расхода воздуха (MAF), датчик MAP также используется в качестве резервного в случае потери сигнала воздушного потока и для контроля работы клапана EGR. Отсутствие изменений в сигнале датчика MAP, когда включен клапан рециркуляции EGR, указывает на неисправность системы.

Как устроен ДАД

По выходному сигналу датчики абсолютного давления бывают:

Датчик MAP состоит из двух камер, разделенных гибкой диафрагмой. Одна камера является «эталонным воздухом» (она может быть герметична или соединена с атмосферой), а другая — соединена с впускным коллектором прямым соединением или с помощью резинового шланга.

Чувствительная к давлению электронная схема внутри датчика MAP контролирует движение диафрагмы и генерирует сигнал напряжения, который изменяется пропорционально давлению. Это производит аналоговый сигнал напряжения, который обычно колеблется от 1 до 5 вольт.

Аналоговые датчики MAP имеют трехпроводной разъём: заземление, опорное напряжение 5 В от ЭБУ и сигнальное напряжение. Выходное напряжение обычно увеличивается, когда дроссель открывается и вакуум падает.

ДАД, который выдаёт 1 или 2 вольта на холостом ходу, может показывать от 4,5 вольт до 5 вольт при полностью открытой дроссельной заслонке. Выход обычно изменяется от 0,7 до 1,0 вольт на каждые 15 кПа изменения вакуума.

Признаки неисправности ДАД

Неисправный датчик MAP имеет серьезные последствия для контроля топлива, выбросов выхлопных газов автомобиля и экономии топлива. Симптомы плохого или неисправного ДАД включают в себя:

Увеличение расхода топлива

Датчик MAP, который измеряет высокое давление во впускном коллекторе, указывает ЭБУ на высокую нагрузку двигателя. Это приводит к увеличению впрыска топлива в двигатель.

Это, в свою очередь, увеличивает расход топлива. Это также увеличивает количество выбросов углеводородов и окиси углерода из автомобиля в окружающую атмосферу. Углеводороды и окись углерода являются одними из химических компонентов смога.

Недостаток мощности

Датчик MAP, который измеряет низкое давление во впускном коллекторе, указывает ЭБУ на низкую нагрузку двигателя. Блок управления реагирует уменьшением количества топлива, впрыскиваемого в двигатель.

Хотя вы можете заметить увеличение расхода топлива, вы также заметите, что ваш двигатель не такой мощный, как прежде. При уменьшении подачи топлива в двигатель температура в камере сгорания увеличивается. Это увеличивает количество NOx (оксидов азота) в двигателе. NOx также является химическим компонентом смога.

Увеличение токсичности выхлопных газов

Неисправный датчик MAP приведет к тому, что ваш автомобиль не пройдет проверку выхлопных газов на техосмотре. Выбросы из выхлопной трубы могут показывать высокий уровень углеводородов, высокий уровень NOx, низкий уровень CO2 или высокий уровень окиси углерода.

Проверка датчика абсолютного давления

Во-первых, убедитесь, что разрежение в коллекторе двигателя на холостом ходу соответствует техническим характеристикам. Вакуум может быть необычно низким из-за подсоса воздуха, задержки зажигания, ограничения выхлопа (засоренный катализатор) или утечки EGR (клапан EGR не закрывается на холостом ходу).

Слабое разрежение на впуске или избыточное противодавление в выхлопной системе могут обмануть датчик MAP, указывая на наличие нагрузки на двигатель. Это может привести к обогащению топливной смеси.

С другой стороны, ограничение на впуске воздуха (например, загрязнённый воздушный фильтр) может привести к превышению нормальных показаний вакуума. Это приведет к тому, что MAP сенсор будет передавать сигнал о низком уровне нагрузки и, возможно, к состоянию обедненной смеси.

Исправный ДАД должен показывать атмосферное давление при повороте ключа зажигания до запуска двигателя. Это значение можно посмотреть с помощью диагностического сканера или адаптера ELM327 с программой Torque и сравнить с фактическим показанием атмосферного давления, чтобы увидеть, совпадают ли они. Текущее атмосферное давление можно посмотреть на сервисе Яндекса.

Проверьте вакуумный шланг датчика на наличие изломов или утечек. Затем используйте ручной вакуумный насос, чтобы проверить сам ДАД на герметичность. Датчик должен держать вакуум. Любая утечка говорит о необходимости замены MAP сенсора.

Неполадка датчика давления, потеря сигнала из-за проблем с проводкой или сигнал датчика, выходящий за пределы нормального напряжения или диапазона частот, обычно устанавливают диагностический код неисправности (DTC) и включают индикатор Check Engine.

Проверка сканером OBD2

На автомобилях после 1996 года могут диагностироваться коды ошибок OBD II с P0105 по P0109. Это будет указывать на неисправность в цепи датчика MAP.

Выходное напряжение MAP датчика можно считывать в реальном времени и сравнивать со спецификациями. По сути, вы должны увидеть быстрое и резкое изменение сигнала датчика давления, когда дроссель на холостом ходу открывается и закрывается. Отсутствие изменений будет указывать на неисправность датчика или проводки.

Если показания датчика низкие или отсутствуют совсем, нужно проверить опорное напряжение, приходящее на датчик. Оно должно быть очень близко к 5 вольтам. Также проверьте заземление. Если опорное напряжение низкое — проверьте жгут проводов и разъём, возможен плохой контакт, повреждение или коррозия.

Диагностические сканеры также отображают «рассчитанное значение нагрузки», которое можно использовать для определения, работает ли датчик MAP или нет.

Значение нагрузки рассчитывается с использованием входных данных от ДАД, датчика положения дроссельной заслонки (ДПДЗ / TPS), ДМРВ и частоты вращения двигателя. Значение должно быть низким на холостом ходу и высоким — когда двигатель находится под нагрузкой. Отсутствие изменения значения или превышение нормальных показаний на холостом ходу может указывать на проблему с датчиком абсолютного давления, ДПДЗ или ДМРВ.

Проверка мультиметром

Датчик давления также может быть испытан на стенде путем подачи вакуума с помощью ручного вакуумного насоса. Выходной сигнал должен падать, начиная с 5 вольт опорного напряжения. Вместо насоса можно использовать пустой медицинский шприц через шланг.

Таблица для проверки датчика давления аналогового типа:

Таблица показаний ДАД атмосферного двигателя:

Таблица показаний ДАД турбированного двигателя:

Выходное напряжение аналогового датчика MAP может быть измерено непосредственно с помощью мультиметра или осциллографа. Частотный сигнал цифрового ДАД также может быть считан с помощью цифрового мультиметра, если он имеет функцию измерения частоты, или осциллографа. Измерительные провода приборов должны быть подключены к сигнальному выводу и заземлению.

НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ обычный вольтметр для проверки цифрового датчика Ford BP / MAP, так как это может повредить электронику внутри датчика. Этот тип ДАД может быть диагностирован только с помощью цифрового мультиметра в режиме измерения частоты, осциллографом или диагностическим прибором.

Источник

Измеряем высоту с точностью до 5 см с новым датчиком давления от Infineon

Емкостные датчики атмосферного давления DPS310 производства Infineon отличаются повышенной точностью измерений и производительностью. Они предназначены для применения в решениях для навигации внутри и вне помещений, в портативных устройствах для здравоохранения и фитнеса, в метеостанциях и электронных барометрах, в том числе – с батарейным питанием.

Одна из самых интересных задач в области автоматизации измерений – преобразование неэлектрических величин, например, температуры, интенсивности света, давления, веса, в электрические – напряжение или ток. Это позволяет электронному устройству реагировать на события реального мира без участия человека.

Давление газа является одной из основных измеряемых величин.

Самая популярная область применения датчиков давления – измерение атмосферного давления для получения метеорологических данных. В качестве других примеров применения можно привести измерения скорости воздушных потоков, абсолютной или относительной высоты.

Каждая из областей применения обладает собственной спецификой. Например, для измерения атмосферного давления некритична скорость получения данных, так как значение этой величины изменяется сравнительно медленно. Измерения скорости потока и высоты требуют более высокой скорости. Более того, данные измерения сопровождаются достаточно сильными шумами за счет возникающих турбулентностей или из-за нестационарности протекания самих процессов.

Рис. 1. Типичная структурная схема резистивного чувствительного элемента датчиков давления [1]

Если рассматривать рынок интегральных датчиков давления, в том числе МЭМС, то чаще всего их чувствительным элементом является тензорезистивный сенсор, как правило, в составе мостовой схемы (рисунок 1).

Основными недостатками данного типа сенсоров являются нелинейная температурная зависимость, достаточно сложные алгоритмы стабилизации режима работы и термокомпенсации.

Особенности реализации датчика давления DPS310XTSA1

Компания Infineon предлагает МЭМС-датчики атмосферного давления серии DPS310 с емкостным сенсором [2, 3]. Структурная схема емкостной измерительной ячейки представлена на рисунке 2. Она представляет собой емкостной мост. Выходной сигнал формируется как разность сигналов опорной и измерительных ячеек. Благодаря этому обеспечивается лучшая температурная стабильность и устойчивость к шумам. Более того, емкостная схема сенсора имеет меньшее потребление, чем резистивная. Конечно, и в том, и в другом случае токи, протекающие через измерительную ячейку, небольшие, но для устройств с батарейным питанием, нацеленным на длительную работу, важен каждый микроампер.

Рис. 2. Структурная схема емкостной измерительной ячейки DPS310 [1]

Вторым преимуществом емкостного сенсора является его быстродействие, что в итоге позволяет применять датчики на его основе для отслеживания динамических процессов.Архитектура датчиков давления серии DPS310 рассчитана на получение данных более высокой точности и на высокую производительность измерений в разных условиях работы. Каждый датчик в процессе производства индивидуально калибруется, и калибровочные коэффициенты заносятся в ПЗУ микросхемы.В состав DPS310 входят емкостная измерительная ячейка, датчик температуры, 24-битный АЦП, блок цифровой обработки сигналов, память калибровочных коэффициентов, FIFO-буфер для хранения результатов измерений, интерфейсный блок, а также встроенный стабилизатор напряжения (рисунок 3) [3].

Рис. 3. Структурная схема датчиков серии DPS310

FIFO-буфер может хранить до 32 результатов измерений, что снижает затратность процедуры опроса датчика со стороны хост-контроллера. Об окончании результатов измерений можно узнать по выставленному биту в регистре статуса или по изменению уровня на внешнем выводе SDO. Взаимодействие с хост-контроллером осуществляется по интерфейсам I²C или SPI.

Технические характеристики DPS310XTSA1

DPS310 выпускаются в восьмивыводном компактном низкопрофильном корпусе поверхностного монтажа LGA [4] размера 2,0×2,5×1,0 мм с шагом 0,65 (рисунок 4), что делает его привлекательным для применения в составе мобильных и носимых устройств [3].

Рис. 4. Внешний вид датчиков давления серии DPS310 и расположение выводов

Основные технические характеристики [2, 3]:

Типичные уровни тока потребления представлены в таблице 1. Из нее видно, что пиковое потребление в моменты измерений не превышает 350 мкА, а среднее потребление тока даже в режиме с наибольшей точностью – менее 40 мкА.

Таблица 1. Типичные уровни тока потребления DPS310 в различных режимах работы (напряжение питания 1,8 В) [3]

Широкий диапазон допустимых напряжений питания позволяет применять DPS310 в связке с процессорами мобильных устройств, имеющих, как правило, напряжения питания 1,8 В, а также с микроконтроллерами, работающими, в основном, с напряжением питания 3,3 В.

Технические особенности применения: регистры, программирование, режимы, использование калибровочных коэффициентов

Подключение датчика к хост-контроллеру осуществляется достаточно просто и не должно вызывать особых проблем. Взаимодействие с DPS310 возможно или по I²C- или по SPI-интерфейсам. Типичная схема включения датчика требует всего пары конденсаторов по выводам питания, и в том случае, если используется I²С-интерфейс – подтягивающие резисторы на линии SDA и SCL. Выбор интерфейса производится по уровню на линии CSB: при высоком уровне активен I²C, при низком – SPI. После подачи низкого уровня на CSB происходит переход на SPI-интерфейс до момента повторной инициализации датчика при включении (до события Power-on-Reset).

Типовая схема подключения DPS310 по I²C-интерфейсу представлена на рисунке 5. Поддерживаются стандартный, быстрый и высокоскоростной режимы работы шины.

Рис. 5. Типовая схема подключения DPS310 по I 2 C-интерфейсу [3]

Вывод SDO может быть использован или для задания младшего бита адреса устройства на I²C-шине (выбор производится между адресом 0x76 – SDO подключен к общему проводу или 0x77 – SDO подтянут к питанию или свободен), или для подачи сигнала прерывания.Подключение по SPI предполагает несколько вариантов: классическое 4-проводное, 3-проводное и 3-проводное с сигналом прерывания (рисунок 6). Поддерживаются команды чтения-записи одиночного байта, а также чтения последовательности байтов с определенного адреса.

а)

б)

в)

Рис. 6. Варианты подключения DPS310 по SPI [3]: а) 4-проводное подключение; б) 3-проводное подключение; в) 3-проводное подключение с линией прерывания

DPS310 поддерживает три режима работы: дежурный, командный и фоновый [3].

Дежурный – режим по умолчанию, устройство находится в нем после подачи питания или сброса. Измерений в данном режиме не проводится, для настройки доступны все регистры и калибровочные коэффициенты.

Командный режим предусматривает проведение одиночного измерения давления или температуры с выбранной точностью. По окончании измерения датчик переходит в дежурный режим, а результат измерения доступен в регистрах данных.

В фоновом режиме производятся измерения давления и/или температуры с установленной точностью и частотой (в зависимости от настроек). Измерения температуры следуют сразу же за измерением давления. Результаты записываются в FIFO-буфер и доступны для хост-контроллера путем чтения регистра данных.

Ток, потребляемый DPS310, невелик во всех режимах работы. Возможна организация схемы питания датчика и управления ею от вывода микроконтроллера. Однако, учитывая довольно большое время перехода в рабочее состояние после подачи питания, составляющее 40 мс, и незначительное потребление в дежурном режиме, вряд ли это является целесообразным.

Управление датчиком достаточно простое и заключается в настройке нескольких регистров. Самих регистров в DPS310 относительно немного (таблица 2) [3].

Таблица 2. Карта регистров датчиков DPS310

Алгоритм работы с DPS310 заключается в следующем [3]:

При включенном FIFO данные считываются только из регистров PSR_B[2:0].

Процесс учета поправок для корректировки значений давления и температуры состоит из нескольких этапов.

Считываются поправочные коэффициенты, всего их девять: c0, c1, c00, c10, c20, c30, c01, c11 и c21 (значения представлены в дополнительном коде и имеют разную разрядность).

Считанные показания давления Praw и температуры Traw масштабируются в зависимости от текущих настроек точности измерений:

(1)

(2)

Компенсированные значения температуры и давления вычисляются по формулам 3 и 4:

(3)

(4)

Следует обращать внимание, что все значения представлены в дополнительном коде, и:

При некоторых режимах работы показания температуры могут не обновляться, это ускоряет сам процесс измерений, несколько снижает потребление тока и время пересчета. Следует помнить, что при этом возможно появление погрешностей при получении компенсированного значения давления, так как при его расчете придется задействовать предыдущие (возможно устаревшие) показания температуры.

Интересна также особенность работы FIFO – в том случае, если его работа разрешена, получаемые значения измерений будут записываться в него, а последние не считанные значения будут доступны через регистры давления – PSR_B[2:0]. В FIFO совместно пишутся данные и давления, и температуры – младший бит 24-битного значения будет указывать на его принадлежность к показаниям давления или температуры. Исчерпанию FIFO будет соответствовать считанное значение 0x800000.

Отладочные средства для DPS310

Рис. 7. Инфраструктура демонстрационных и отладочных средств для DPS310 [6]

Серия DPS310 прежде всего ориентирована на рынок бытовой электроники [1, 5]. Для уменьшения времени вывода продукта на рынок и упрощения макетирования новых устройств компания Infineon предлагает ряд аппаратных и программных средств. Инфраструктура отладочных средств Infineon для DPS310 включает в себя демонстрационные платы Infineon Wireless Sensor Hub 2.0, Infineon Sensor Hub Nano, программные продукты SES2G Sensor evaluation software и Infineon pressure sensor android App (рисунок 7) [6].

Infineon Wireless Sensor Hub 2.0 (рисунок 7) при помощи SPI-интерфейса и двух шин I²C позволяет подключать до 12 датчиков DPS310. Поддерживаются режимы автономной работы с записью данных на SD-карту, а также подключение к хост-компьютеру посредством USB или Bluetooth для передачи данных в реальном времени.Infineon Sensor Hub Nano (рисунок 8) представляет собой небольшую плату размерами всего 30х15х10 мм с автономным питанием и Bluetooth-интерфейсом. Данная плата позволяет протестировать возможные сценарии применения DPS310 на таких движущихся объектах как, например, макет носимого фитнес-устройства или часть системы управления дроном.

Рис. 8. Внешний вид отладочного набора Infineon DPS310 sensor hub [6]

Программное обеспечение Infineon SES2G sensor software analyzer позволяет с персонального компьютера проводить настройку датчиков, подключенных к демонстрационным платам, получение, запись, анализ и экспорт данных.Аналогичные задачи выполняет и Infineon Pressure Sensor Android App, с той лишь разницей, что оно предназначено для мобильных устройств на базе ОС Android.

Заключение

Новый цифровой датчик давления Infineon DPS310 способен измерять атмосферное давление с высокой точностью, что позволяет использовать его в высотомерах с разрешающей способностью до 5 см. DPS310 выдает также значение температуры с погрешностью не более ±0,5°C, что дает возможность с успехом применять его в измерительном блоке метеостанции. Благодаря очень малому потребляемому току в 1,7 мкА и миниатюрным размерам микросхему можно применять в портативной батарейной аппаратуре.

Типичные целевые области применения:

Источник