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¡Empecemos a entender!
Introducción a los sensores de presión diferencial
WF ha lanzado una nueva integración interna de MCU de 16 bits Sensor de presión diferencial WF200DP, su rango de ± 5000pa (5000pa se puede medir a continuación), la precisión de salida típica de ± 0,1% FS, la fábrica ha realizado la compensación de temperatura y la calibración de presión, el rango de compensación de temperatura de -20 °C a 85 °C, soporte para I2C y salida analógica. Se ha aplicado con éxito en productos de ventilación alemanes, principalmente a través del sensor de presión diferencial para realizar la medición del flujo respiratorio.
Muchos ingenieros pueden encontrar diferentes problemas técnicos al usar WF200DP. Lo siguiente se basa en el proceso de depuración real del sensor de presión WF200DP de un cliente. ¡Espero poder brindar referencias a otros ingenieros!
En primer lugar, el sensor de presión diferencial WF200DP puede funcionar en un sistema de 3 V o 5 V, admite comunicación I2C estándar, los ingenieros pueden usar I2C analógico y también pueden usar hardware I2C. Muchos ingenieros preguntan sobre la dirección I2C del WF200DP, la configuración original de fábrica en 0x30.
En segundo lugar, el rango de valores de salida del sensor de presión diferencial WF200DP I2C es de -26214 a +26214, mientras que la salida analógica corresponde al rango de voltaje de 10% * VDD a 90 * VDD, las dos formas corresponden al rango de -5000pa a 5000pa respectivamente, por lo que a través de esto se puede calcular la pendiente de la línea recta lineal.
Tres parámetros de filtrado diferentes para el sensor de presión diferencial externo MCU
Sensor de presión diferencial WF200DP filtro de paso bajo integrado interno, a través de la MCU externa se pueden configurar tres parámetros de filtro diferentes:
1. Para la frecuencia de corte fc=10hz, configure los números de pieza 11, 12, 13;
2. Cuando la frecuencia de corte fc=20 hz, configure los números de pieza 21, 22, 23;
3. Cuando la frecuencia de corte fc=50 hz, configure los números de pieza 51, 52, 53;
Compensación de temperatura del sensor de presión diferencial
El rango de compensación de temperatura de fábrica del sensor de presión diferencial WF200DP es de -20 ℃ a 85 ℃, puede consultar la imagen a continuación. El producto real requiere -40 ℃ a 85 ℃, el rango de temperatura media sin compensación debe ser compensado por el propio ingeniero en la MCU externa. El método de compensación puede basarse en un gradiente de 5 ℃ para temperatura, prueba de presión y leer los datos después del ajuste de la curva.
Circuito típico del sensor de presión diferencial
El circuito típico del sensor de presión diferencial WF200DP se muestra a continuación, y muchos ingenieros preguntan sobre el papel del pin 13. Este pin es un uso de depuración de fábrica original de WF, los clientes que usan el sensor de presión diferencial WF200DP solo necesitan conectar el pin a GND.
Dirección de registro del sensor de presión diferencial
Los resultados de la medición del sensor de presión diferencial WF200DP se almacenan en un registro de resultados de 2 bytes, con el registro de resultados de temperatura en la dirección 0x2E, el registro de resultados de presión en la dirección 0x30 y el registro de resultados de estado en la dirección 0x32. Muchos ingenieros solo necesitan el valor de presión, por lo que la MCU solo necesita leer el valor del registro 0x30 y luego calcula la presión actual comparándola con la pendiente de una línea recta. valor. Nota: El sensor de presión diferencial WF200DP tiene por defecto el primer byte bajo y el segundo byte alto.
Pcounts=256*byte2+ byte1 Si el ingeniero utiliza el sensor de presión diferencial WF200DP para salida analógica, por ejemplo, en un sistema de 3 V, el voltaje de salida de -5000 pa es 0,3 V y el voltaje de salida de 5000 pa es 3,3 V, según el cual se calcula la pendiente y luego el valor de presión se calcula mediante la siguiente fórmula, en mbar.
El sensor de presión diferencial WF ±5000pa WF200DP se puede utilizar para medir el flujo en ventiladores. Los productos de ventilador, es el uso de un módulo de flujo para realizar el flujo de aire a través del diafragma del tubo, debido a que el diafragma de la sección transversal de circulación es pequeña, el flujo de aire para formar una contracción local, se formará antes y después de la diferencia de presión de 2000 pa del diafragma, el WF200DP para detectar la cantidad de cambio en la diferencia de presión.
Puesta en marcha del sensor de presión diferencial
En el momento del diseño, el coeficiente de amortiguación del módulo de flujo afectará la precisión del sensor de presión diferencial, y el WF200DP se basa en el principio de diseño de silicio de MEMS, mientras que el WF200DP viene con una compensación de temperatura de -20 ℃ a 85 ℃, se adaptará a la mayoría de los módulos de flujo del mercado. WF200DP admite salida digital I2C, el proceso de depuración de WF200DP con otras marcas no es universal, a continuación se comparte sobre la experiencia de depuración de WF200DP.
En el circuito de hardware, el WF200DP requiere que el pin 13 esté conectado a GND para garantizar una precisión de deriva de cero grados. El pin SDA del WF200DP es para datos en serie y el pin SDO es para salida I2C.
Diagrama de circuito de hardware de WF200DP
Dirección del sensor I2C
El WF200DP admite comunicación I2C estándar y la dirección I2C predeterminada es 0x30. Se utilizan 2 bytes dentro del WF200DP para almacenar los datos de presión, temperatura y estado respectivamente, donde 0x2E almacena el valor de temperatura, 0x30 almacena el valor de presión y 0x32 almacena el registro de estado. Es importante tener en cuenta que 0x32 solo se puede leer después de leer primero 0x30.
Configuración de filtro
El WF200DP admite tres filtros diferentes: cuando el filtro está configurado en 11, 12, 13, el corte Fc = 10 hz, cuando el filtro está configurado en 21, 22, 23, el corte Fc = 20 hz, y cuando el filtro está configurado en 51, 52, 53, el corte Fc = 50 hz y los valores del filtro dentro del WF200DP son establecido a su vez para lograr la frecuencia correspondiente con la adopción de precisión que cumple plenamente con los requisitos del programa de respiradores.
Leer resultados
Mientras se lee el resultado, el formato de salida del WF200DP es el primer byte bajo y el segundo byte alto. Después de leer el resultado, el valor de presión P=256*byte2+byte1 se calcula en la MCU. De la misma manera, también se calcula el valor de temperatura.
Proceso de calibración secundario
Si la precisión de la salida I2C no puede cumplir con los requisitos de los productos respiratorios, la salida analógica se puede usar directamente y el voltaje analógico del WF200DP se puede calibrar dos veces mediante un algoritmo en la MCU para mejorar la precisión de la medición del SM9391. Si VCC = 3 V, el rango de presión de calibración es de -5 mba a 5 mbar, lo que corresponde al WF200DP requiere que la amplitud de salida sea del 10 %*VCC al 90 %*VCC, entonces el proceso de calibración secundaria es el siguiente:
Se garantiza totalmente que el error de no linealidad después de la calibración estará dentro del 0,1% FS o incluso más.
Espero que la experiencia anterior pueda ayudar a todos los ingenieros a acelerar el progreso del diseño del sensor de presión WF200DP.
Conclusión
Este artículo describe en detalle la aplicación y el proceso de puesta en marcha del sensor de presión diferencial WF200DP en productos de ventilador. Con un rango de ±5000Pa, una precisión de salida de ±0,1%FS y compatibilidad con I2C y salida digital, el WF200DP se ha aplicado con éxito a productos de ventiladores alemanes y se utiliza principalmente para realizar la medición precisa del flujo respiratorio. A través de un análisis en profundidad de la comunicación I2C, la salida digital, la configuración del filtro de paso bajo y la compensación de temperatura, este documento ayuda a los ingenieros a dominar cómo mejorar la precisión y el rendimiento del WF200DP optimizando el diseño del hardware y el proceso de calibración.
La introducción anterior sólo toca la superficie de las aplicaciones de la tecnología de sensores de presión. Continuaremos explorando los diferentes tipos de elementos sensores utilizados en diversos productos, cómo funcionan y sus ventajas y desventajas. Si desea obtener más detalles sobre lo que se analiza aquí, puede consultar el contenido relacionado más adelante en esta guía. Si tiene poco tiempo, también puede hacer clic aquí para descargar los detalles de estas guías. Producto del sensor de presión de aire datos PDF.
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