MS5837-30BA壓力傳感器的使用

ID:408946 · 發(fā)表于 2018-10-13 11:36

碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)做的是水下機(jī)器人。深度計(jì)就是測量水下機(jī)器人垂直方向位置的重要傳感器。
目前，常用的航模級水下壓力深度計(jì)是MS5837-30BA壓力傳感器，該傳感器I2C接口，量程為絕壓0~30Bar（0~3Mpa），內(nèi)部AD分辨率達(dá)24位，傳感器配上防水外殼就成為一款分辨率達(dá)2mm測量深度200米的深度傳感器。此外該傳感器還具有壓力值溫漂修正的功能，也可以作為溫度計(jì)使用。
該款傳感器是I2C接口的，（地址：1110110X WRITE:0,READ:1），通過這一通信模式，可以得到出產(chǎn)標(biāo)定的參數(shù)、實(shí)時檢測的壓力值和溫度值。
標(biāo)定參數(shù)這個傳感器有個優(yōu)點(diǎn)，每個傳感器出廠時，都進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定的參數(shù)會固化保存在傳感器的寄存器中，以便使用者進(jìn)行讀取，從而進(jìn)行修正。標(biāo)定參數(shù)如下表：

表1 內(nèi)部參數(shù)

IIC地址指令如下，C0~C6對應(yīng)0xA0~0xAE，其中C0指令得到的16位數(shù)據(jù)，前4位是CRC校驗(yàn)位，后12位是出產(chǎn)編號，其余的就是參數(shù)對應(yīng)的地址指令。

通過I2C讀取了標(biāo)定參數(shù)：
C0 0xB001  45057D  B-1011是四位CRC校驗(yàn)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校驗(yàn)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);

}
復(fù)制代碼

求解步驟
由于得到的標(biāo)定參數(shù)都是固化的，所以只需在初始化的時候讀一次即可。在獲取標(biāo)定參數(shù)之后，分為兩個步驟，第一步是利用標(biāo)定參數(shù)和測量的值，獲取壓力和溫度值，通過標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行軟件補(bǔ)償；第二步是對壓力值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
第一步壓力和溫度獲取和軟件補(bǔ)償
如圖1，在得到固定的校驗(yàn)參數(shù)以后，結(jié)合得到的標(biāo)定參數(shù) 可得到獲取24位精度的壓力（D1）和溫度（D2）

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// 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);

圖1 壓力和溫度讀取以及軟件補(bǔ)償

第二步溫度補(bǔ)償
在得到第一步的溫度和壓力后，對壓力值進(jìn)行溫度補(bǔ)償，步驟如圖2。

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//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);

圖2 溫度補(bǔ)償流程

I2C接口讀取流程流程圖如圖3所示，先是讀取標(biāo)定值，然后依次對壓力和溫度的24位數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。讀取前，需要對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換（conversion），不同采樣率和采樣對象，對應(yīng)不同的指令，指令如圖4。不同的采樣率對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)換時間（見圖5）。

圖3 IIC讀取流程圖

圖4 指令

圖5 采樣率與轉(zhuǎn)換時間

每個步驟I2C具體流程見datasheet P10-11

datasheetENG_DS_MS5837-30BA_B1
學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)，還是學(xué)習(xí)

ID:586837 · 發(fā)表于 2019-7-19 13:11

最近我也在做這個，但是在stm32讀i2c上碰見了問題，沒有stm32的基礎(chǔ)，不會用

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