Датчик давления/высоты LPS25HB от Pololu

Модуль цифрового барометра ST LPS25HB измеряет давление от 260 до 1260 мбар (от 26 кПа до 126 кПа) с абсолютной точностью до ±0,2 мбар (0,02 кПа) и типичный среднеквадратический шум 0,01 мбар (1 Па) в высоком режиме. разрешения. Эти давления могут быть легко превращены в высоты. Плата оснащена линейным стабилизатором 3,3 В и встроенными переключателями уровня, позволяющими ей работать в диапазоне входного напряжения от 2,5 до 5,5 В, а расстояние между выводами 2,54 мм упрощает ее использование со стандартными макетными платами без пайки и перфорированными платами с шагом отверстий 2,54 мм. Датчик подключается с помощью I²C и SPI.

LPS25HB - отличная ИС, но ее небольшой, бессвинцовый корпус LGA затрудняет его использование студентом или любителем. Также она питается от напряжения ниже 3,6 В, что может затруднить подключение к микроконтроллерам, работающим на 5 В. Эта небольшая плата решает эти проблемы, включая дополнительную электронику, стабилизатор напряжения 3,3 В и схемы смещения уровня, сохраняя при этом общий размер как можно более компактный. Плата поставляется полностью заполненной компонентами SMD, включая LPS25HB.

LPS25HB является заменой более раннего LPS25H и обеспечивает повышенную надежность и влагостойкость. В остальном датчик предлагает ту же производительность и ту же карту регистров, поэтому при переходе с LPS25H на LPS25HB не требуются изменения в программе. В сравнении с более ранним LPS331AP, LPS25HB отличается улучшенной точностью и уменьшенным шумом на выходе. Добавление встроенного буфера FIFO (First In, First Out) позволяет датчику сохранять показания давления передачи пакетов, снижая общее энергопотребление, позволяя хост-процессору спать подольше между запросами данных. В качестве альтернативы, FIFO может быть сконфигурирован для выполнения усреднения показаний давления для дальнейшего снижения значения исходного шума.

Плата LPS25HB совместима по подключению с платой LPS331AP, но из-за удаления одного из контактов прерывания на LPS25HB положение монтажного отверстия изменилось относительно других контактов. Два датчика используют одни и те же I²C-адреса, но некоторые из их полей регистра конфигурации отличаются, поэтому код, написанный для взаимодействия с LPS331, может потребоваться немного модифицировать для работы с LPS25HB.

LPS25HB оснащен встроенной температурной компенсацией и имеет множество настраиваемых опций, включая выбираемые разрешения, выбор скоростей выходных данных, несколько режимов работы FIFO и программируемый внешний сигнал прерывания. Исходное значение давления имеет абсолютную точность при температуре до ±0,2 мбар (0,02 кПа), со среднеквадратическим шумом 0,01 мбар (0,001 кПа) в режиме с высоким разрешением со включенной встроенной фильтрацией. Данные датчиков давления и температуры доступны через цифровой интерфейс, который может быть сконфигурирован для работы в режиме I²C или SPI и может использоваться для альтиметрии.

Модуль включает линейный стабилизатор напряжения с низким падением напряжения, обеспечивающий напряжение 3,3 В, необходимое LPS25HB, позволяющее питать датчик от питающего напряжения от 2,5 В до 5,5 В. Выход встроенного стабилизатора напряжения доступен на контакте VDD и может видеть почти 150 мА на наружные устройства. Плата также включает схему, которая сдвигает уровни сигналов в шинах I²C/SPI к тому же логическому уровню напряжения, что и поставляемому VIN, что упрощает сопряжение платы с системами 5 В, а расстояние между выводами платы 2,54 мм позволяет легко использовать ее со стандартными макетными платами без пайки и 2,54 мм перфорированными платами.

Характеристики:

• Размеры: 10 мм × 20 мм × 3 мм
• Вес без коннекторов: 0,5 г
• Рабочее напряжение: от 2,5 до 5,5 В
• Потребляемый ток: 2 мА
• Исходный формат (I²C/SPI): 24-битное считывание давления (4096 LSb/мбар)
• Диапазон чувствительности: от 260 мбар до 1260 мбар (от 26 кПа до 126 кПа)

Компоненты, входящие в комплект поставки:

• 1×8 полоса из 2,54 мм прямых коннекторов
• 1×8 полоса из 2,54 мм угловых коннекторов
• Полностью смонтирована плата датчика давления
• Вы можете припаять полосу коннектора по вашему выбору к плате для использования с пользовательскими кабелями или макетными платами без пайки или можете припаять провода непосредственно к самой плате для более компактных вариантов монтажа.

Плата имеет одно крепежное отверстие, которое рассчитано для винтов M2 (не входят комплект).

Подключение LPS25HB:

Вне зависимости от интерфейса, используемого для связи с LPS25HB, его контакт VIN должен быть подключен к источнику от 2,5 до 5,5 В, а GND должен быть подключен к 0 вольтам. (Кроме того, если вы используете датчик с системой 3,3 В, вы можете оставить VIN выключенным и обойти встроенный регулятор, подключив 3.3 В непосредственно к VDD.)

Для использования LPS25HB в режиме I²C (это по умолчанию) необходимо как минимум два логических соединения: SCL и SDA. Эти контакты подключены к встроенным преобразователям уровня, что делает их безопасными для использования при напряжениях более 3.3; они должны быть подключены к шине I²C, работающей на том же логическом уровне, что и VIN. Другие контакты не подключены к преобразователям уровня на плате и не устойчивы к 5, но дополнительный 4-канальный двунаправленный логический переключатель уровня может использоваться снаружи с этими контактами для достижения того же эффекта.

Для использования LPS25HB в режиме SPI по умолчанию требуется четыре логических соединения: SPC, SDI, SDO и CS. Они должны быть подключены к шине SPI, работающей на том же логическом уровне, что и VIN. По умолчанию интерфейс SPI работает в 4-проводном режиме, с SDI и SDO на отдельных контактах, но его можно настроить на использование 3-проводного режима, чтобы SDO совместно использовал контакт с SDI.

Интерфейс I²C:

С выводом CS в состоянии по умолчанию (подтянутым к VDD) LPS25HB может быть сконфигурирован, а его показания давления могут быть запрошены через шину I²C. Переключатели уровня на тактовых линиях I²C (SCL) и данных (SDA) обеспечивают связь I²C с микроконтроллерами, работающими на том же напряжении, что и VIN (от 2,5 до 5,5 В). Подробное объяснение интерфейса I²C на LPS25HB можно найти в его техническом описании (2 МБ pdf), а более подробную информацию об I²C в целом можно найти в спецификации I²C-шины NXP (1 МБ pdf).

В режиме I²C 7-битный подчиненный адрес датчика имеет менее значительный бит (LSb), определяемый напряжением на контакте SA0. Несущая плата тянет SA0 к VDD через резистор 10 кОм, производя LSb 1 и устанавливая адрес 1011101b по умолчанию. Если выбранный ведомый адрес датчика давления конфликтует с другим устройством на шине I²C, можно снизить SA0, чтобы установить значение LSb равным 0.

Интерфейс I²C на LPS25HB соответствует стандарту быстрого режима I²C (400 кГц). В наших тестах платы мы не смогли связаться с чипом на тактовых частотах до 400 кГц; Более высокие частоты могут работать, но не были протестированы.

Интерфейс SPI:

Для связи с LPS25HB в режиме SPI контакт CS (который плата подтягивает на VDD через резистор 10 ком) должен быть опущен до 0 перед началом команды SPI и иметь возможность вернуться в 1 после окончания команды. Переключатели уровня на тактовых линиях SPI (SPC) и передачи данных (SDI) обеспечивают связь SPI с микроконтроллерами, работающими на том же напряжении, что и VIN (от 2,5 до 5,5 В).

В 4-проводном режиме по умолчанию датчик давления передает данные на мастер SPI выделенной линии вывода данных (SDO), которая не смещается по уровню. Если интерфейс SPI сконфигурирован для использования 3-проводного режима, линия SDI удваивается как SDO и управляется LPS25HB при передаче данных на мастер. Подробное описание интерфейса SPI на LPS25HB можно найти в техническом описании (2 МБ pdf).

Пример кода:

Написана базовая библиотека Arduino для LPS25H/LPS25HB, которая позволяет легко опрашивать этот датчик с Arduino. Библиотека упрощает настройку LPS25HB и считывание необработанных данных о давлении через I²C, а также предоставляет функции для расчета высоты на основе измеренного давления для тех, кто хочет использовать этот датчик как высотомер.

Подсказки по протоколу:

Техническое описание предоставляет всю информацию, необходимую для использования этого датчика, но выбор важных деталей может занять некоторое время. Вот несколько советов для связи и настройки LPS25HB, которые, как мы надеемся, помогут вам работать немного быстрее:

По умолчанию датчик давления находится в режиме отключения питания. Вы должны включить его, записав соответствующее значение в регистр CTRL_REG1, чтобы выбрать период исходных данных. Можно считывать или записывать несколько регистров в одной команде I²C, указывая наиболее значительный бит адреса регистра, чтобы включить автоматическое увеличение адреса. Вы можете включить ту же функцию автоматического увеличения в режиме SPI, представив второй бит (бит 1, называемый битом MS в таблице) команды SPI.

Характеристики:

• Интерфейс: I²C, SPI2
• Минимальное рабочее напряжение: 2.5 В
• Максимальное рабочее напряжение: 5.5 В
• Диапазон измерений: от 26 кПа до 126 кПа
• Потребляемый ток: 2 мА
• Размер: 10 х 20 х 2,54 мм
• Вес: 0,5 г