Jste zde

Novinka – Malý integrovaný barometr od společnosti Freescale

Antonín Vojáček, 10. Červen 2010 - 20:16

V nabídce společnosti Freescale najdete pod názvem MPL115 nový integrovaný senzor absolutního tlaku speciálně navržený pro realizaci malých meteorologických stanic či výškoměrů. Senzor má digitální sériový výstup a je od výrobce kalibrovaný.

Integrovaný snímač společnosti Freescale s označením MPL115 je jednoduchý barometr s digitálním výstupem pro měření absolutního tlaku v rozsahu 50 až 115 kPa. Samozřejmě nechybí integrovaný teplotní snímač. Díky tomu se hodí pro použití v široké škále aplikací. Dle výrobce je například vhodný pro realizaci výškoměrů, běžných meteorologických stanic, včetně těch populárních domácích měřičů, detektorů úniku vzduchu, kontroly chlazení apod.

Konstrukce využívá MEMS tlakový senzor s integrovaným tenzometrickým křemíkovým můstek, který společně s integrovaným 10bitovým A/D převodníkem a digitálními obvody zpracování a vyhodnocení slouží pro získání konečné informace o přesném tlaku. Přesnost měření je 1 kPa. Naměřené hodnoty tlaku i teploty lze číst prostřednictvím sériové datové komunikace SPI (typ MPL115A1) nebo I2C (typ MPL115A2). Součástí snímače jsou i od výrobce uložená kalibrační data (6 koeficientů) ve vnitřní pevné ROM paměti. Díky tomu může výrobce snížit výrobní náklady a přesto zachovat velmi velkou přesnost měření, protože vnitřní obvody mohou být vyráběny s jistou výrobní tolerancí a jednotlivé takto vzniklé výsledné rozdíly jednotlivých senzorů jsou kompenzovány uložením odlišných kalibračních koeficientů právě v ROM. Ty se při digitálním zpracování signálu vnitřním mikrokontrolérem v součástce započítávají v rámci kompenzačního algoritmu (2-rozměrný polynom 2. řádu) a tím eliminují výrobní nepřesnosti. Též se samozřejmě využívá teplotní kompenzace. Kalibrační data se typicky načtou při každém zapnutí napájení snímače.

Komunikační sériová rozhraní pracují jako podřízené Slave jednotky, čekající na oslovení nadřízeným systémem (Master jednotkou) například v podobě externího mikrokontroléru realizujícího nějakou měřící či regulační aplikaci. V případě SPI je přenosová rychlost 8 Mb/s, u I2C rozhraní se v rychlém režimu (Fast mode) dosahuje přenosu 400 kb/s.

Nezávisle na zvolené komunikaci jsou obě provedení nabízena v 8vývodovém LGA pouzdru pro povrchovou montáž s rozměry 5,0 mm x 3,0 mm x 1,2 mm a umožňují provoz v širokém rozsahu teplot -40 až 105 oC. Též napájení je jednotné pomocí stejnosměrného napětí v rozsahu 2,4 V až 5,5 V. Díky vyspělému algoritmu řízení napájení je i plná aktivní spotřeba senzoru typicky 5 mikroA, přičemž v nízkopříkonovém sleep režimu klesá až na 1 mikroA. Samotný senzor tak lze napájet třeba jen malým solárním panelem a společně s bezdrátovou komunikací to je velmi výhodné například pro měření tlaku vně budov. Nemusí se totiž složitě vymýšlet a realizovat natažení kabelu.

Blokové schéma senzoru tlaku MPL115 a příklad jeho připojení k nadřazenému mikrokontroléru prostřednictvím SPI komunikace (vodiče SCLK, DIN, DOUT, CS)

Základní vlastnosti barometru MPL115

Digitální senzor absolutního tlaku a teploty
Kalibrovaný od výrobce (6 koeficientů v ROM paměti)
Měřící rozsah tlaku: 50 kPa až 115 kPa
Přesnost měření: +/- 1 kPa
Rozlišení: 0,15 kPa
Doba převodu: 0,7 ms
Měření rozsah teploty: - 40 až 105°C
Komunikační rozhraní: SPI nebo I2C
Napájení: 2,4 V až 5,5 V DC
Spotřeba: 1 až 5 mikroA
Pouzdro: 8 pin. LGA

Vývojové kity

Jak je to dnes u většiny výrobců běžné, v nabídce jsou vývojové kity vhodné nejen pro zkoušení a návrh nových aplikací, ale i v případě „amatérského“ použití, kdy doma na koleně pouzdro LGA jen těžko někam připájíte. Kit s označením KITMPL115A1SPI nebo KITMPL115A2I2C podle požadovaného výstupu na první pohled tvoří prakticky malá destička plošných spojů s již připájeným senzorem a jednoduchým konektorem. Mimo to však také obsahuje i všechny požadované filtry a pull-up rezistory pro snadné a rychlé připojení k téměř každému mikrokontroléru.