Датчик давления/высоты LPS25HB от Pololu

Модуль цифрового барометра ST LPS25HB измеряет давление от 260 мбар до 1260 мбар (от 26 кПа до 126 кПа) с абсолютной точностью до ±0,2 мбар (0,02 кПа) и типовой среднеквадратичный шум 0,01 мбар (1 Па) в режиме высокого разрешения. Эти давления могут быть легко преобразованы в высоты. Плата оснащена линейным стабилизатором 3,3 В и встроенными переключателями уровня, которые позволяют ей работать в диапазоне входных напряжений от 2,5 В до 5,5 В, а расстояние между выводами 2,54 мм упрощает ее использование со стандартными макетными платами без пайки и перфорированніми платами с шагом отверстий 2,54 мм. Датчик подключается посредством интерфейсов I²C и SPI.

Код производителя: 2867

LPS25HB - отличная ИС, но ее небольшой, бессвинцовый, корпус LGA затрудняет его использование студентом или любителем. Так же она питается от напряжения ниже 3,6 В, что может затруднить сопряжение для микроконтроллеров, работающих на 5 В. Эта небільшая плата решает эти проблемы, включая дополнительную электронику, стабилизатор напряжения 3,3 В и схемы сдвига уровня, сохраняя при этом общий размер как можно более компактным. 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 требуется никаких изменений в программе. По сравнению с более ранним LPS331AP, LPS25HB отличается улучшенной точностью и уменьшенным шумом на выходе. Добавление встроенного буфера FIFO (First In, First Out) позволяет датчику хранить показания давления для передачи пакетов, снижая общее энергопотребление, позволяя хост-процессору спать дольше между запросами данных. В качестве альтернативы, FIFO может быть сконфигурирован для выполнения усреднения показаний давления для дальнейшего снижения значения выходного шума.

Плата LPS25HB совместима по выводам с платой LPS331AP, но из-за удаления одного из контактов прерывания на LPS25HB положение монтажного отверстия изменилось относительно остальных 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, возможно, потребуется незначительно 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. Віходное значение давления имеет абсолютную точность при температуре до ±0,2 мбар (0,02 кПа), с среднеквадратичным шумом 0,01 мбар (0,001 кПа) в режиме с самым высоким разрешением с 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 в себя линейный стабилизатор напряжения с низким падением напряжения, который обеспечивает напряжение 3,3 В, требуемое LPS25HB, что позволяет питать датчик от напряжения питания от 2,5 В до 5,5 В. Выход встроенного стабилизатора напряжения доступен на контакте VDD и может відавать почти 150 мА на внешние устройства. Плата также включает в себя схему, которая сдвигает уровни сигналов в шинах I²C / SPI до того же логического уровня напряжения, что и поставляемый 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 2,54мм перфорированными платами.

Характеристики:

• Размеры: 10 мм × 20 мм × 3 мм
• Вес без коннекторов: 0,5 г
• Рабочее напряжение: от 2,5 В до 5,5 В
• Потребляемый ток: 2 мА
• Выходной 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:

В комплект входят:

• 1×8 полоса из 2,54 мм прямых коннекторов
• 1×8 полоса из 2,54 мм угловых коннекторов
• Полностью смонтированная 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:

Независимо от интерфейса, используемого для связи с LPS25HB, его контакт VIN должен быть подключен к источнику от 2,5 В 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 отключенным и обойти встроенный регулятор, подключив 3.3 В непосредственно к VDD.)

Для использования LPS25HB в режиме I²C (это режим 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 В; они должны быть подключены к шине I²C, работающей на том же логическом уровне, что и VIN. Остальные контакты не подключены к преобразователям уровня на плате и не устойчивы к 5 В, 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. Интерфейс SPI по умолчанию 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.

На приведенной выше схеме показаны дополнительные компоненты, включая стабилизатор напряжения, который позволяет питать плату от напряжения питания от 2,5 В до 5,5 В, и схему преобразования уровня, которая обеспечивает связь I²C и SPI на том же логическом уровне напряжения, что и VIN. Эта схема также доступна в формате PDF.

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 В до 5,5 В). Подробное объяснение интерфейса I²C на LPS25HB можно найти в его техническом описании (2 МБ pdf), а более подробную информацию о I²C в целом можно найти в спецификации I²C-шины NXP (1 МБ pdf).

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

Интерфейс I²C на LPS25HB соответствует стандарту быстрого режима I²C (400 кГц). В наших тестах платы мы 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 В до 5,5 В).

В 4-проводном режиме по умолчанию датчик давления передает данные на мастер SPI по выделенной линии вывода данных (SDO), которая не смещается по уровню. Если интерфейс SPI настроен на использование 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 его 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 в качестве высотомера.

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 выходных данных.
• Можно считывать или записывать несколько регистров в одной команде I²C, указывая наиболее значимый бит адреса регистра, чтобы включить автоматическое увеличение адреса.
• Вы можете включить ту же функцию автоматического увеличения в режиме SPI, подав 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

Ссылки:

• Даташит на LPS25HB
• Принципиальная схема
• Габаритные размеры
• 3D модель модуля