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Iniziamo a capire!
Introduzione ai sensori di pressione differenziale
WF ha lanciato una nuova integrazione interna dell'MCU a 16 bit sensore di pressione differenziale WF200DP, il suo intervallo di ± 5000 pa (5000 pa possono essere misurati di seguito), la precisione di uscita tipica di ± 0,1% FS, la fabbrica ha eseguito la compensazione della temperatura e la calibrazione della pressione, l'intervallo di compensazione della temperatura da -20 ° C a 85 ° C, supporto per I2C e uscita analogica. È stato applicato con successo nei prodotti di ventilazione tedeschi, principalmente attraverso il sensore di pressione differenziale per realizzare la misurazione del flusso respiratorio.
Molti ingegneri nell'uso di WF200DP potrebbero riscontrare diversi problemi tecnici, quello che segue si basa sull'effettivo processo di debug del sensore di pressione WF200DP del cliente, spero di dare ad altri ingegneri un riferimento!
Prima di tutto, il sensore di pressione differenziale WF200DP può funzionare in sistemi a 3 V o 5 V, supporto per la comunicazione I2C standard, gli ingegneri possono utilizzare I2C analogico, è anche possibile utilizzare I2C hardware. molti ingegneri chiedono informazioni sull'indirizzo I2C del WF200DP, l'originale impostato in fabbrica su 0x30.
In secondo luogo, l'intervallo di valori di uscita del sensore di pressione differenziale WF200DP I2C è compreso tra -26214 e +26214, mentre l'uscita analogica corrisponde all'intervallo di tensione dal 10% * VDD a 90 * VDD, i due modi corrispondono rispettivamente all'intervallo da -5000 pa a 5000 pa, quindi attraverso questo è possibile calcolare la pendenza della linea retta lineare.
Tre diversi parametri di filtraggio per il sensore di pressione differenziale esterno MCU
Sensore di pressione differenziale WF200DP filtro passa-basso integrato interno, tramite l'MCU esterno è possibile impostare tre diversi parametri del filtro:
1. Per la frequenza di taglio fc=10 Hz, impostare i codici 11, 12, 13;
2. Quando la frequenza di taglio fc=20hz, impostare i numeri di parte 21, 22, 23;
3. Quando la frequenza di taglio fc=50 Hz, impostare i numeri di parte 51, 52, 53;
Compensazione della temperatura del sensore di pressione differenziale
L'intervallo di compensazione della temperatura di fabbrica del sensore di pressione differenziale WF200DP è compreso tra -20 ℃ e 85 ℃, è possibile fare riferimento all'immagine qui sotto. Il prodotto reale richiede da -40 ℃ a 85 ℃, l'intervallo di temperatura media senza compensazione deve essere compensato dall'ingegnere stesso nell'MCU esterno. Il metodo di compensazione può essere basato su un gradiente di 5 ℃ per la prova di temperatura e pressione, leggere i dati dopo l'adattamento della curva.
Circuito tipico del sensore di pressione differenziale
Il circuito tipico del sensore di pressione differenziale WF200DP è mostrato di seguito e molti ingegneri si chiedono quale sia il ruolo del pin 13. Questo pin è l'uso originale di debug di fabbrica di WF, i clienti che utilizzano il sensore di pressione differenziale WF200DP devono solo collegare il pin a GND.
Indirizzo del registro del sensore di pressione differenziale
I risultati della misurazione del sensore di pressione differenziale WF200DP sono memorizzati in un registro dei risultati a 2 byte, con il registro dei risultati della temperatura all'indirizzo 0x2E, il registro dei risultati della pressione all'indirizzo 0x30 e il registro dei risultati dello stato all'indirizzo 0x32. Molti ingegneri hanno bisogno solo del valore della pressione, quindi l'MCU deve solo leggere il valore del registro 0x30 e quindi calcolare la pressione corrente confrontandola con la pendenza di una linea retta. valore. Nota: il sensore di pressione differenziale WF200DP utilizza per impostazione predefinita prima il byte basso e poi il byte alto.
Pcounts=256*byte2+ byte1 Se il tecnico utilizza il sensore di pressione differenziale WF200DP per l'uscita analogica, ad esempio, in un sistema da 3 V, la tensione di uscita di -5000 pa è 0,3 V e la tensione di uscita di 5000 pa è 3,3 V, in base alla quale viene calcolata la pendenza, quindi il valore della pressione viene calcolato con la seguente formula, in mbar.
Il sensore di pressione differenziale WF ±5000 pa WF200DP può essere utilizzato per la misurazione del flusso nei ventilatori. I prodotti del ventilatore utilizzano un modulo di flusso per realizzare il flusso d'aria attraverso il diaframma del tubo, a causa del diaframma della sezione trasversale di circolazione rispetto alla sezione trasversale del tubo è piccola, il flusso d'aria per formare una contrazione locale, si formerà prima e dopo la differenza di pressione di 2.000 pa del diaframma, il WF200DP per rilevare la quantità di variazione nella differenza di pressione.
Messa in servizio del sensore di pressione differenziale
Al momento della progettazione, il coefficiente di smorzamento del modulo di flusso influenzerà la precisione del sensore di pressione differenziale e il WF200DP si basa sul principio di progettazione del silicio dei MEMS, mentre il WF200DP è dotato di compensazione della temperatura da -20 ℃ a 85 ℃, sarà adattato alla maggior parte dei moduli di flusso sul mercato. WF200DP supporta l'uscita digitale I2C, il processo di debug di WF200DP con altri marchi non è universale, la seguente condivisione sull'esperienza di debug di WF200DP.
Nel circuito hardware, il WF200DP richiede che il pin 13 sia collegato a GND per garantire una precisione di deriva di zero gradi. Il pin SDA del WF200DP è per i dati seriali e il pin SDO è per l'uscita I2C.
Schema circuitale hardware del WF200DP
Indirizzo I2C del sensore
Il WF200DP supporta la comunicazione I2C standard e l'indirizzo I2C predefinito è 0x30. All'interno del WF200DP vengono utilizzati 2 byte per memorizzare rispettivamente i dati di pressione, temperatura e stato, dove 0x2E memorizza il valore della temperatura, 0x30 memorizza il valore della pressione e 0x32 memorizza il registro di stato. È importante notare che 0x32 può essere letto solo dopo che è stato letto prima 0x30.
Impostazione filtro
Il WF200DP supporta tre diversi filtri, quando il filtro è impostato su 11, 12, 13, il taglio Fc = 10 Hz, quando il filtro è impostato su 21, 22, 23, il taglio Fc = 20 Hz e quando il filtro è impostato su 51, 52, 53, il taglio Fc = 50 Hz e i valori del filtro all'interno del WF200DP sono impostati a sua volta, per ottenere la frequenza corrispondente con l'adozione della precisione, soddisfa pienamente i requisiti del programma del respiratore.
Leggi i risultati
Durante la lettura del risultato, il formato di output di WF200DP è prima il byte basso e poi il byte alto. Dopo aver letto il risultato, nell'MCU viene calcolato il valore della pressione P=256*byte2+byte1. Allo stesso modo viene calcolato anche il valore della temperatura.
Processo di calibrazione secondaria
Se la precisione dell'uscita I2C non può soddisfare i requisiti dei prodotti respiratori, l'uscita analogica può essere utilizzata direttamente e la tensione analogica del WF200DP può essere calibrata due volte da un algoritmo nell'MCU per migliorare la precisione della misurazione di SM9391. Se VCC=3 V, l'intervallo della pressione di calibrazione è compreso tra -5 mba e 5 mbar, corrispondente al fatto che WF200DP richiede che l'ampiezza di uscita sia compresa tra 10%*VCC e 90%*VCC, quindi il processo di calibrazione secondario è il seguente:
L'errore di non linearità dopo la calibrazione è completamente garantito entro lo 0,1% FS o anche superiore.
Spero che l'esperienza di cui sopra possa aiutare ogni ingegnere ad accelerare l'avanzamento della progettazione del sensore di pressione WF200DP.
Conclusione
Questo articolo descrive in dettaglio il processo di applicazione e messa in servizio del sensore di pressione differenziale WF200DP nei prodotti per ventilatori. Con un intervallo di ±5000 Pa, una precisione di uscita di ±0,1% FS e il supporto per I2C e uscita digitale, il WF200DP è stato applicato con successo ai prodotti di ventilazione tedeschi e viene utilizzato principalmente per realizzare la misurazione precisa del flusso respiratorio. Attraverso un'analisi approfondita della comunicazione I2C, dell'uscita digitale, dell'impostazione del filtro passa-basso e della compensazione della temperatura, questo documento aiuta gli ingegneri a padroneggiare come migliorare la precisione e le prestazioni di WF200DP ottimizzando la progettazione dell'hardware e il processo di calibrazione.
L'introduzione di cui sopra scalfisce solo la superficie delle applicazioni della tecnologia dei sensori di pressione. Continueremo a esplorare i diversi tipi di elementi sensore utilizzati nei vari prodotti, come funzionano e i loro vantaggi e svantaggi. Se desideri maggiori dettagli su ciò che viene discusso qui, puoi consultare il contenuto correlato più avanti in questa guida. Se hai poco tempo, puoi anche fare clic qui per scaricare i dettagli di queste guide Dati PDF del sensore del sensore di pressione dell'aria.
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