Dziļuma navigācijas augstuma dati: kompakts barometra spiediena sensors un termometrs no Bosch

Kent Hovind - Seminar7 (Part1) - Questions and Answers [MULTISUBS] (Jūlijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Dziļuma navigācijas augstuma dati: kompakts barometra spiediena sensors un termometrs no Bosch


Šajā rakstā ir detalizētāk apskatīts Bosch-Sensortec digitālais MEMS barometriskā spiediena sensors. Mēra 2mm x 2mm x 0, 8mm, šis komponents ir paredzēts mazjaudas un zemas trokšņa līmenim.

Bosch Sensortec BMP388 ir ļoti maza barometra / termometra kombinācija, kas patērē tikai 3, 4 μA (ar 1 Hz atjauninājumiem). Tas ir paredzēts, lai navigācijas instrumentos sniegtu informāciju par augstumu ar precizitāti ± 0.66 m.

Termometra / barometra kombinācijai vajadzētu būt noderīgai vietējās laika stacijās, navigācijas sistēmas palielinājumā un bezvada ierīcēs. Tā atbalsta gan SPI, gan I 2 C saskarnes.

Līdzīga ierīce BMP380 nodrošina absolūto spiedienu augstuma aprēķināšanai (± 0, 5 m attālumā), un BME680 apvieno gāzes, spiediena, mitruma un temperatūras sensorus vienā iepakojumā.

± 0.66 m precizitāte vispirms var izklausīties ļoti laba, taču zina, ka Bosch citē tās kļūdas specifikācijas visā sensora diapazonā. Ierīce spēj noteikt zemākos spiediena atšķirības, kas atbilst ~ 10 cm pacēluma maiņai, un, kad šis sensors tiek kombinēts ar citiem sensoriem, pietiek ar to, lai ļautu mašīnai noturēties debesīs ar lielisku ideju par absolūto augstumu.

BMP388 blokshēma no datu lapas

Sensors atbalsta SPI (3 vadu vai 4 vadu), kā arī I 2 C saskarni. Borta 512 baitu FIFO buferis ļauj datus izlauzt pārrāvumos pēc tam, kad konfigurējams pārtraukums norāda "FIFO pilns", "dati sagatavoti" vai "FIFO uzglabāšanas līmenis pārsniegts" (AKA "ūdenszīmi" pārtraukt). Konfigurāciju veic, izmantojot borta reģistrus, un Bosch ir nodrošinājis avotu kodus sensora kontrolei.

Datu filtrēšana ar IIR filtru

BMP388 ietver bezgalīgas impulsu reakcijas (IIR) filtru, kas ļauj filtrēt pēkšņas spiediena izmaiņas, ko var izraisīt vides troksnis. Piemēram, pēkšņa iekšējā gaisa spiediena maiņa, ko izraisījis kāds, kas aizver durvis vai šaut šauteni. Šie notikumu veidi izraisa pēkšņu un īslaicīgu barometra spiediena palielināšanos.

Lai filtrētu šos pēkšņus, īslaicīgus traucējumus, BMP388 var nosūtīt spiediena mērījumu datus, izmantojot konfigurējamu IIR, vai arī datus apstrādei var nosūtīt tieši uz uzņēmējas mikrokontrolleru.

Mērījumu plūsmas diagramma (modificēta no datu lapas)

IIR filtri apvieno pašreizējā mērījuma rezultātus ar iepriekšējo, lai atvieglotu pēkšņas izmaiņas vai troksni. Ja jūs savā ierīcē izmantojat IIR filtru, jums jāizmet pirmais datu punkts, ko tas apkopo, jo algoritms to nevar apstrādāt.

$ {\ text {data} _ {\ text {filtered}} = \ frac {\ text {data} _ {\ text {filtered-old}} \ cdot {\ text {filter-coefficient}} + \ text {data } _ (\ text {adc}}} {\ text {filtrs-koeficients} +1} $ $

Vienādojums ņemts no datu lapas, 14. lpp

Step response ar dažādiem IIR filtra koeficientiem no datu lapas .

Režīmi un enerģijas izmantošana

Izņemot pilnīgu izslēgšanos, ierīcei ir trīs režīmi. Kad ciparu un analogo tapu padeve tiek pievadīta, ierīce pāriet miega režīmā. Pāreja no miega režīma uz pārējiem mērīšanas režīmiem tiek veikta, iestatot noteiktus bitus reģistrā "pwr_ctrl".

Miega režīms

Miega režīmā ierīce neveic nekādus mērījumus. Strāvas patēriņš ir 2 μA. Kontroles un datu reģistri ir pieejami, izmantojot SPI vai I 2 C. No miega režīma ierīce var piekļūt normālam vai piespiedu režīmam.

Piespiedu režīms

Piespiedu režīmā ierīce veic vienu mērīšanas ciklu, saglabā datus un atgriežas miega režīmā.

Normāls režīms

Normālā režīmā ierīce atkārtoti veic mērījumus. Mērīšanas ātrumu nosaka reģistra "odr_sel" iestatījums. Pēc tam dati tiek apstrādāti ar IIR filtru vai tiek saglabāti tieši FIFO buferī. Ierīces pašreizējais patēriņš ir atkarīgs no mērīšanas ātruma, bet zemākas likmes, kurām nepieciešama mazāka strāva.

Modu shēma (modificēta no datu lapas)

Kā droniem uztur augstumu "// www.allaboutcircuits.com/technical-articles/how-sensor-fusion-works/" target = "_ blank"> sensoru sajaukšana: apvienojiet barometra informāciju un akselerometra informāciju ar papildinošu (vai citu ) filtru.

Akselerometra datus var integrēt, lai nodrošinātu ātruma datus, un ātruma dati var tikt integrēti, lai nodrošinātu atrašanās vietas datus. Diemžēl integrācijas kļūdas laika gaitā uzkrājas, nodrošinot pozīcijas, kas arvien vairāk kļūst neprecīzas laika gaitā. No otras puses, tie ir ļoti precīzi īsos intervālos. Barometri nodrošina aptuvenu augstuma mērīšanu, ko var uzlabot ar akselerometra datiem.

Papildu filtrs apvieno barometra un akselerometra mērījumus, lai nodrošinātu ļoti precīzus datus par vertikālo ātrumu un augstumu. Atšķirībā no sarežģītākā Kalmana filtra, papildu filtru matemātika ir tik vienkārša, ka to var veikt ar 8 bitu mikrokontrolleru palīdzību.

Vai jums ir domas par šo ļoti mazo spiediena sensoru? Vai vienā no saviem projektiem esat izmantojis citu barometru? Paziņojiet mums komentāru sadaļā zemāk.