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MS5837-30BA压力传感器的使用

2018年05月12日 ROV/AUV, STM32, TX2 暂无评论 阅读 78 views 次

硕士毕业设计做的是水下机器人。深度计就是测量水下机器人垂直方向位置的重要传感器。

目前,常用的航模级水下压力深度计是MS5837-30BA压力传感器,该传感器I2C接口,量程为绝压0~30Bar(0~3Mpa),内部AD分辨率达24位,传感器配上防水外壳就成为一款分辨率达2mm测量深度200米的深度传感器。此外该传感器还具有压力值温漂修正的功能,也可以作为温度计使用。

该款传感器是I2C接口的,(地址:1110110X WRITE:0,READ:1),通过这一通信模式,可以得到出产标定的参数、实时检测的压力值和温度值。

标定参数

这个传感器有个优点,每个传感器出厂时,都进行了标定,标定的参数会固化保存在传感器的寄存器中,以便使用者进行读取,从而进行修正。标定参数如下表:

表1 内部参数

IIC地址指令如下,C0~C6对应0xA0~0xAE,其中C0指令得到的16位数据,前4位是CRC校验位,后12位是出产编号,其余的就是参数对应的地址指令。

通过I2C读取了标定参数:

C0 0xB001  45057D  B-1011是四位CRC校验位

C1 0x857C  34172D                                              SENS

C2 0x872B  34603D                                              OFF

C3 0x4E6E  20078D                                               TCS

C4 0x5327  21287D                                               TCO

C5 0x665A  26202D                                               T_REF

C6 0x661E  26142D                                               TEMPSENS

crc校验程序如下:

unsigned char crc4(unsigned int n_prom[]) // n_prom defined as 8x unsigned int (n_prom[8])
{
int cnt; // simple counter
unsigned int n_rem=0; // crc remainder
unsigned char n_bit;
n_prom[0]=((n_prom[0]) & 0x0FFF); // CRC byte is replaced by 0
n_prom[7]=0; // Subsidiary value, set to 0
for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) // operation is performed on bytes
{ // choose LSB or MSB
if (cnt%2==1) n_rem ^= (unsigned short) ((n_prom[cnt>>1]) & 0x00FF);
else n_rem ^= (unsigned short) (n_prom[cnt>>1]>>8);
for (n_bit = 8; n_bit > 0; n_bit--)
{
if (n_rem & (0x8000)) n_rem = (n_rem << 1) ^ 0x3000;
else n_rem = (n_rem << 1);
}
}
n_rem= ((n_rem >> 12) & 0x000F); // final 4-bit remainder is CRC code
return (n_rem ^ 0x00);
}

 

求解步骤

由于得到的标定参数都是固化的,所以只需在初始化的时候读一次即可。在获取标定参数之后,分为两个步骤,第一步是利用标定参数和测量的值,获取压力和温度值,通过标定参数进行软件补偿;第二步是对压力值进行温度补偿。

第一步 压力和温度获取和软件补偿

如图1,在得到固定的校验参数以后,结合得到的标定参数 可得到获取24位精度的压力(D1)和温度(D2)

// Terms called
dT = D2-(uint32_t)(C[5])*256L;
SENS = (int64_t)(C[1])*32768L+((int64_t)(C[3])*dT)/256L;
OFF = (int64_t)(C[2])*65536L+((int64_t)(C[4])*dT)/128L;
    
//Temp and P conversion
Ms5837_Temp = 2000L+(int64_t)(dT)*C[6]/8388608LL;
Ms5837_P = (D1*SENS/(2097152L)-OFF)/(8192l);

 

图1 压力和温度读取以及软件补偿

第二步 温度补偿

在得到第一步的温度和压力后,对压力值进行温度补偿,步骤如图2。

//Second order compensation
  if((Ms5837_Temp/100)<20){         //Low temp
    Ti = (3*(int64_t)(dT)*(int64_t)(dT))/(8589934592LL);
    OFFi = (3*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/2;
    SENSi = (5*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/8;
    if((Ms5837_Temp/100)<-15){    //Very low temp
      OFFi = OFFi+7*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
      SENSi = SENSi+4*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
    }
  }
  else if((Ms5837_Temp/100)>=20){    //High temp
    Ti = 2*(dT*dT)/(137438953472LL);
    OFFi = (1*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/16;
    SENSi = 0;
  }
  
  OFF2 = OFF-OFFi;           //Calculate pressure and temp second order
  SENS2 = SENS-SENSi;
  
  Ms5837_Temp = (Ms5837_Temp-Ti);
  Ms5837_P = (((D1*SENS2)/2097152l-OFF2)/8192l);

 

 

图2 温度补偿流程

 

I2C接口读取流程

流程图如图3所示,先是读取标定值,然后依次对压力和温度的24位数据进行读取。读取前,需要对其进行转换(conversion),不同采样率和采样对象,对应不同的指令,指令如图4。不同的采样率对应不同的转换时间(见图5)。

 

图3 IIC读取流程图

图4 指令

图5 采样率与转换时间

每个步骤I2C具体流程见datasheet P10-11

datasheet

ENG_DS_MS5837-30BA_B1

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