LinkedIn YouTube Facebook
Szukaj

Wstecz
IoT

Freescale Semiconductor MPL115: cyfrowy barometr MEMS

 

Układ MPL115A2 (fotografia 1) to scalony MEMS będący miniaturowym, fabrycznie skalibrowanym barometrem do pomiaru ciśnienia powietrza atmosferycznego. Do komunikacji z układem wykorzystywana jest magistrala I2C (dostępna jest także wersja układu z interfejsem SPI, oznaczona symbolem MPL115A1).

 

 

Podstawowe cechy i parametry układów MPL115Ax:

  • zakres mierzonego ciśnienia atmosferycznego od 50 do 115 kPa (kilopaskali)
  • dokładność pomiaru ±1 kPa
  • komunikacja z układem za pośrednictwem magistrali I2C lub SPI
  • zasilanie pojedynczym napięciem stałym od 2,375 V do 5,5 V
  • metalowa obudowa LGA-8 o wymiarach 5,0 x 3,0 x 1,2 mm

Układ MPL115A2 (dostępny także na module KAmodBAR) jest przeznaczony do pomiaru ciśnienia atmosferycznego w zakresie 50…115 kPa. Komunikacja z układem odbywa się przy pomocy magistrali I2C, za pośrednictwem której można zarówno zainicjować kolejny pomiar jak i odczytać stany rejestrów z wynikami. Prezentowany układ składa się z czujnika MEMS mierzącego bezwzględną wartość ciśnienia oraz cyfrowego termometru.

Po uwzględnieniu obydwu tych pomiarów podczas przeliczeń otrzymuje się wartość liczbową z zakresu 0…1023. Wartość ta jest proporcjonalna do wartości ciśnienia z przedziału 50…115 kPa. Taki sposób odczytu ułatwia stosowanie układu we wszelkiego typu sterownikach i automatach kontrolujących poziom ciśnienia.

 

Fot. 1. Wygląd układu MPL115Ax

Fot. 1. Wygląd układu MPL115Ax

 

 

Rys. 2. Schemat blokowy układu MPL115A2

Rys. 2. Schemat blokowy układu MPL115A2

 

 

Na rysunku 2 pokazano schemat blokowy układu MPL115A2 oraz sposób jego dołączenia do zewnętrznego mikrokontrolera. Na rysunku 3 pokazano schemat zestawu testowego, do którego dokumentację produkcyjną mogą pobrać zarejestrowani użytkownicy portalu, a na fotografii 4 pokazano wygląd zmontowanej płytki testowej.

 

Rys. 3. Schemat elektryczny zestawu testowego

Rys. 3. Schemat elektryczny zestawu testowego

 

 

Zestaw wykorzystany w prezentowanym projekcie jest zgodny elektrycznie z modułem KAmodBAR-I2C.

 

Fot. 4. Wygląd zestawu testowego (zgodnego elektrycznie z KAmodBAR) z układem MPL115A2

Fot. 4. Wygląd zestawu testowego (zgodnego elektrycznie z KAmodBAR) z układem MPL115A2

 

 

Na płytce oprócz kondensatorów odsprzęgających zamontowano także rezystory podciągające do „plusa” napięcia zasilania wszystkie wyprowadzenia sterujące układu. Wyprowadzenia te połączono z dwoma złączami. Do złącza Con1 oprócz zasilania doprowadzono sygnały magistrali I2C SCL i SDA. Z kolei do złącza Con2 podłączono wyprowadzenia RST (stan niski blokuje komunikację magistralą I2C) i SHDT (stan niski wprowadza układ w tryb uśpienia) oraz powielone styki doprowadzające zasilanie.
Komunikacja z układem za pośrednictwem magistrali I2C może odbywać się z szybkością do 400 kb/s. Adresem układu MPL115A2 jest 7-bitowa liczba 0x60 lub binarnie 1100000. Najmłodszym 8 bitem jest 1 (dla odczytu danych z układu) lub 0 (dla zapisu danych do układu).
Dokonując pomiaru należy najpierw go zainicjować. Można oddzielnie zainicjować pomiar ciśnienia (kod rozkazu 0x10), temperatury (kod rozkazu 0x11) lub obu jednocześnie (kod rozkazu 0x12). W czasie pomiaru (ok. 1 ms) komunikacja magistralą jest zawieszona. Po tym okresie można przystąpić do odczytu pomiaru którego wartość zapisana jest w wewnętrznych rejestrach MPL115A2. Pod adresem 0x00 zapisany jest 10-bitowy rezultat konwersji ciśnienia, pod adresem 0x02 zapisany jest 10-bitowy rezultat konwersji temperatury, a od adresu 0x04 zostało zapisanych 12 bajtów współczynników korekcyjnych niezbędnych do dalszych obliczeń.
Po zakończeniu odczytu można przystąpić do obliczenia 2-bajtowej wartości względnej ciśnienia czyli liczby z przedziału 0…1023. Przeliczenie odbywa się według wzoru:

Pcomp = a0 + (b1 + c11*Padc + c12*Tadc) * Padc + (b2 + c22*Tadc) * Tadc

W tabeli 1 zestawione zostały składniki potrzebne do wykonania obliczeń z podaniem ich rozmiaru w bitach i bajtach oraz adresu początkowego w wewnętrznych rejestrach MPL115A2.

Polski portal branżowy dedykowany zagadnieniom elektroniki. Przeznaczony jest dla inżynierów i konstruktorów, projektantów hardware i programistów oraz dla studentów uczelni technicznych i miłośników elektroniki. Zaglądają tu właściciele startupów, dyrektorzy działów R&D, zarządzający średniego szczebla i prezesi dużych przedsiębiorstw. Oprócz artykułów technicznych, czytelnik znajdzie tu porady i pełne kursy przedmiotowe, informacje o trendach w elektronice, a także oferty pracy. Przeczyta wywiady, przejrzy aktualności z branży w kraju i na świecie oraz zadeklaruje swój udział w wydarzeniach, szkoleniach i konferencjach. Mikrokontroler.pl pełni również rolę patrona medialnego imprez targowych, konkursów, hackathonów i seminariów. Zapraszamy do współpracy!