Wygląd cyfrowego barometru MEMS – MPL115A z oferty Freescale

Analizując dostępne obecnie na rynku czujniki ciśnienia zaobserwować można, że ten sektor rynku rozwija się bardzo dynamicznie. Duże zapotrzebowanie na takie produkty wynikające ze zwiększającej się liczby obszarów, w których są stosowane (np. liczne zastosowania medyczne i motoryzacyjne) skutkuje powstawaniem kolejnych, coraz nowocześniejszych rozwiązań. Dobrym przykładem potwierdzającym ten trend jest wprowadzony niedawno do sprzedaży czujnik MPL115A firmy Fresscale, która od wielu lat jest wiodącym na świecie producentem czujników ciśnienia.
Czujnik MPL115A jest czujnikiem ciśnienia barometrycznego (potocznie zwanego ciśnieniem atmosferycznym), które interpretować można jako stosunek wartości siły, z jaką słup powietrza atmosferycznego naciska na powierzchnię Ziemi do powierzchni na jaką dany słup naciska. Producent mając na uwadze poziom mierzonego parametru ustalił zakres pomiarowy czujnika od 50 kPa do 115 kPa, co gwarantuje możliwość dokonania pomiaru we wszystkich ziemskich warunkach atmosferycznych. Dokładność pomiarowa czujnika wynosi ±1 kPa.
Parametry elektryczne układu MPL115A prezentują się bardo atrakcyjnie pod kątem efektywnego zarządzania energią. Czujnik charakteryzuje się niezwykle niskim poborem prądu, którego wartość wynosi jedynie 1 µA w trybie uśpienia oraz 5 µA w trybie wykonywania pomiaru raz na sekundę. Zakres napięcia zasilania wynosi od 2,4 V do 5,5 V.
Typowy schemat pracy czujnika przewiduje dołączenie go do układu mikrokontrolera. Komunikacja z czujnikiem odbywa się za pomocą interfejsu cyfrowego. Układ produkowany jest w dwóch wersjach – z obsługą standardu SPI (model MPL115A1) oraz I2C (MPL115A2. Schemat budowy oraz opis wyprowadzeń dla obu wariantów przedstawiono na rys. 1.
 

Rys. 1. Struktura wewnętrzna oraz opis wyprowadzeń czujnika MPL115A (po lewej stronie wariant z interfejsem SPI, po prawej z I2C

Struktura wewnętrzna obu czujników jest bardzo zbliżona. Składają się z dwóch modułów pomiarowych (ciśnienie, temperatura), multipleksera umożliwiającego wybór mierzonego aktualnie parametru, 10-bitowego przetwornika A/C konwertującego zmierzoną wartość do postaci cyfrowej, pamięci zawierającej współczynniki korekcyjne i wartość pomiaru, moduł komunikacyjny czujnika.
Poprawna obsługa programowa czujnika polega na odczycie z pamięci czujnika 6 współczynników korekcyjnych (razem 84 bity), a następnie cyklicznym procesie odczytu wartości ciśnienia, temperatury lub obu tych parametrów oraz przeliczanie ich zgodnie ze wzorem znajdującym się w dokumentacji technicznej produktu.
Producent czujnika chcąc ułatwić nabywcom szybkie rozpoczęcie pracy z ich produktem przygotował specjalne płytki ewaluacyjne zawierające czujnik w wybranej wersji interfejsu komunikacyjnego oraz wszystkie niezbędne wyprowadzenia układu. Makiety noszą nazwę KITMPL115A1SPI oraz KITMPL115A2I2C (fot. 2).
 

Fot. 2. Widok płytek ewaluacyjnych KITMPL115A1SPI oraz KITMPL115A2I2C

Tab. 1. Wybrane parametry czujnika MPL115A

Czujnik MPL115A jest bardzo interesującym produktem.  Układ ten posiada liczne atuty, do których zaliczyć można niski pobór prądu, szeroki zakres napięcia zasilania, małą obudowę oraz przyjazny interfejs komunikacyjny. Cechy te sprawiają, że czujnik MPL115A z pewnością uznać można za krok na przód w obszarze czujników ciśnienia atmosferycznego.