壓力傳感器SCP1000-D01

特點:

1）測量范圍：30kPa-120kPa（SCP1000-D01） 2）供電：+2.4-3.3V單電源
3）標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出：SPI和IIC接口（1
4）抗壓3.2MPa
5）小尺寸O型封裝，直徑6.1mm，高度1.7mm

應(yīng)用（SCP1000-D01）： 氣壓測量和高度計、2）家庭氣象站、3）高級醫(yī)療應(yīng)用、4）水準(zhǔn)儀


摘要：氣壓測量在儀器儀表、醫(yī)療衛(wèi)生、氣壓計、高度計等工業(yè)設(shè)備中有著廣泛
的應(yīng)用。而選擇速率快、精度高的傳感器是實際工程應(yīng)用的關(guān)鍵。介紹了芬蘭
VTI 公司的氣壓傳感器SCP1000-D01 的優(yōu)點以及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：氣壓測量，氣壓計，氣壓傳感器，SCP1000-D01
1 引言
氣壓測量在儀器儀表、醫(yī)療衛(wèi)生、氣壓計、高度計等工業(yè)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。
而選擇速率快、精度高的傳感器是實際工程應(yīng)用的關(guān)鍵。
結(jié)合課題組的研究任務(wù)，文中主要介紹一款高精度、高分辨率和低功耗的數(shù)字氣
壓傳感器SCP1000-D01。該器件可用于微型或者小型無人機制造氣壓計，易于操
作，便于攜帶。
2 性能特點和引腳功能
SCP1000-D01 是芬蘭的革命性產(chǎn)品。這款基于D-MEMS 技術(shù)的壓力
傳感器能在正常條件下達(dá)到亞米級別的分辨率和1 m 的精度，適合許多商用場合。
SCP1000-D01 提供了高精度、高速、低功耗和超低功耗四種測量模式。用戶可以
根據(jù)需要自行選擇測量方式。本系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用于無人機上，對速度有相當(dāng)高的要
求，所以綜合考慮選擇了高速模式。通訊接口采用SPI 接口。
對于氣壓傳感器應(yīng)用，zui重要的是精度高，這樣才能夠滿足實際需求。
SCP1000-D01 的壓力精度在-100 Pa～ 100 Pa，約-8.5 m～ 8.5 m，其溫度
精度為1℃～2℃。目前為止，這一精度在微型氣壓傳感器中是zui高的。
SCP1000-D01 內(nèi)置A/D 轉(zhuǎn)換電路，既便于用戶開發(fā)設(shè)計，又減輕了設(shè)計系統(tǒng)的重
量和電路的繁瑣，符合當(dāng)前傳感器的使用要求。
高精度模式下測量時。分辨率為1.5 Pa～6 Pa,約0.1 m～0.4 m；在超低功耗模
式下分辨率為2 Pa～15 Pa，約0.2 m～1.3 m。而其溫度的分辨率為0.2℃～0.5℃。
SCP1000-D01 采用了貼片式設(shè)計和ASIC 封裝，功耗相當(dāng)小，其工作電壓為2.4 V～
3.3 V。電流zui大僅為50 μA，近乎于可以忽略不計。
SCP1000-D01 為圓形結(jié)構(gòu)，直徑僅為6 mm。高度僅為1.7 mm。
SCP1000-D01 共有16 個引腳．其中I/O 型引腳 7 個，電源型引腳9 個。其引腳
結(jié)構(gòu)和形狀如圖1 所示，中間頂端的是傳感器芯片頭。I/O 型（SPI 接口）引腳功
能如表1 所示。TRIG 外部觸發(fā)低功耗模式,具體操作是給該引腳一個下降沿信號，
若不用,該引腳則接至DVSS。DRDY 為輸出中斷信號，用以提示用戶溫度和壓力值
已經(jīng)測量，可以讀取。PD 引腳為高電平可以使SCP1000-D01 長時間保持低功耗
模式。SCK、MOSI、MISO 和CSB 引腳組成了數(shù)據(jù)通訊線。
3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理
SCP1000-D01 壓力傳感器包括一個壓力傳感頭和特定用途集成電路。
SCP1000-D01 壓力傳感器內(nèi)部包含A/D 轉(zhuǎn)換器以及存儲氣壓和溫度值的寄存器，
其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
啟動SCP1000-DO1 之后首先要進行線性化和狀態(tài)檢測，然后選擇測量模式。
3.1 模式選擇
如上所述，SCP1000-D01 有四種測量模式，其中高精度、高速、超低功耗模式是
以連續(xù)方式進行測量工作，而低功耗模式則是以觸發(fā)方式工作的。也就是說啟動
低功耗模式測量時需要給TRIG 一個上升沿信號或向寄存器OPERATION 寫入
0X0C：而高精度、高速、超低功耗模式的啟動則是向 OPER-ATION 寄存器分別寫
入0X0A、0X09、0X0B 實現(xiàn)的。連續(xù)測量模式的時序如圖3 所示，觸發(fā)測量模式
下的時序如圖4 所示。
3.2 數(shù)據(jù)讀取
選擇好測量模式后需將測量得到的數(shù)據(jù)讀出來，以供使用。引腳DRDY 有信號表
示可以讀取測量數(shù)據(jù)。
溫度數(shù)據(jù)存儲在TEMPOUT 寄存器中的[13：0]，其中第13 位是符號位。將其二進
制轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十進制，可利用以下公式得到溫度值：
壓力數(shù)據(jù)存儲在DATARD8 寄存器的[2：0]和DATARD16 寄存器的[15：0]中。兩個
數(shù)據(jù)前后連接組成19 位二進制數(shù)值。將其轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，利用以下公式即可
得到壓力值。
3.3 寄存器地址描述
SCP1000-D01 內(nèi)部集成了多個寄存器，可以存儲相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)，比較重要寄存
器的地址如表2 所列。
4 典型應(yīng)用
基于SCP1000-D01 和AT89S51 單片機設(shè)計的氣壓計系統(tǒng)電路原理圖如圖5 所示。
在工程應(yīng)用中，通過MAX232E 實現(xiàn)單片機TTL 電平與上位機RS232 電平之間的轉(zhuǎn)
換，把氣壓信息傳給上位機，具體電路如圖6 所示。
5 結(jié)束語
介紹了芬蘭的氣壓傳感器SCP1000-D01 的優(yōu)點以及應(yīng)用。SCP1000-D01
以高精度、高分辨率、高集成度、低功耗、小體積、小重量的性能，具有*的
科研價值和應(yīng)用價值