Senzori de presiune

11 DECEMBRIE 2012

Freescale Semiconductor furnizează un portofoliu foarte mare de senzori de presiune (peste 300 senzori) care conţine o mare varietate de domenii de presiune, încapsulare și diverse opţiuni de portare. Având peste 30 ani în producţia de masă a senzorilor de presiune bazaţi pe MEMS (MEMS – Micro Electromechanical Systems), Freescale oferă soluţii robuste pentru aparate casnice, medicale, de consum, industriale și auto.

Noile aplicaţii pentru senzorii de presiune Freescale care apar în fiecare zi fac ca inginerii și proiectanţii să treacă de la senzori de presiune mecanici la dispozitivele Freescale pe bază de semiconductoare, cu un cost mai mic.

Freescale Semiconductor oferă 4 categorii de senzori de presiune:

• Senzori de presiune digitali (Digital)
• Senzori de presiune integraţi (Integrated)
• Senzori de presiune compensaţi (Compensated)
• Senzori de presiune necompensaţi (Uncompensated)

Sensibilitatea ridicată și excelenta repeta­bilitate pe termen lung fac din senzorii de presiune Freescale alegerea cea mai bună pentru o mare varietate de aplicaţii de înaltă performanţă.

Aplicaţiile senzorilor de presiune sunt foarte variate:

• Îmbunătăţirea navigaţiei GPS
• Orientarea în clădiri și pe teren
• Monitorizări diverse: sănătate, sport, activităţi de timp liber
• Prognoza meteo
• Indicarea vitezei de mișcare pe verticală
• Controlul ventilatoarelor

Senzori de presiune digitali

Freescale furnizează senzori de presiune digitali, care comunică serial pe bus-uri I2C sau SPI, oferind o conexiune directă la procesorul principal din sistem pentru simplitatea comunicației și flexibilitate.
MPL115A este un barometru simplu, cu ieșire digitală pentru aplicații la cost eficient. Acesta utilizează un senzor de presiune MEMS cu un circuit integrat care prelucrează semnalele pentru a furniza date exacte de presiune. Un convertor analog/digital (ADC) livrează valorile temperaturii și presiunii la ieșirile

MPL115A1 și MPL115A2 scheme bloc

senzorului, fie printr-o interfață serială periferică (SPI) (MPL115A1), fie prin port I2C (MPL115A2). Datele de calibrare care se găsesc într-o memorie ROM de pe placa de circuit sunt folosite de către microcontrolerul gazdă în algoritmi de compensare a datelor brute de la senzori și pot fi accesate în orice moment. Datele de calibrare sunt accesate, de obicei, atunci când microcontrolerul comunică cu senzorul. MPL115A1 funcționează ca un sclav SPI, cu viteze de bus de până la 8 Mbps. MPL115A2 funcționează ca un sclav I2C capabil de viteze pe bus de până la 400 Kbps (modul rapid).
Ambele versiuni sunt oferite într-o capsulă LGA cu dimensiuni 5.0mm × 3.0mm × 1.2mm (max) și pot funcționa în gama -40°C …+105°C. Toate variantele sunt cu montare pe suprafață și conforme cu RoHS.

Caracteristici MPL115A
• Informații digitizate livrate despre presiune și temperatură împreună cu coeficienți programați de calibrare pentru utilizarea de micro-gazdă
• Calibrare în fabricație
• Gama de presiune absolută 50kPa la 115kPa
• Acuratețea: 1kPa
• Alimentare: 2.375 … 5.5V
• Convertor: ADC integrat
• Comunicație: SPI sau interfață I2C
• Ieșiri date: presiune monotonă și temperatură
• Capsulare: Surface Mount, conformitate RoHS

KITMPL115A1SPI și KITMPL115A2I2C sunt plăci de evaluare bazate pe senzorul de presiune digital MPL115A1 Freescale sau A2 (SPI sau I2C) pe un PCB.

Placă de evaluare cu MPL115A1, Barometru digital miniatură SPI.

Placă de evaluare MPL115A2, Barometru digital miniatură I2C.

Aceste KIT-uri de lucru ajută clientul, oferind un prototip rapid și un instrument de evaluare pentru senzorul de presiune. Ele includ toate filtrele necesare și rezistoarele pull-up pentru conectarea rapidă la MCU. După simpla conectare la tensiunea de alimentare, la ground și conexiuni digitale SPI sau I2C la MCU, va începe procesul de evaluare.

DEMOAPEXSENSOR este o placă experimentală de demonstrație axată pe senzori de presiune, pentru o varietate de aplicații ce includ: măsurarea altitudinii, barometrie, nivelul de înclinare al apei, căderea liberă și sesizarea de temperatură. Acesta încorporează senzorii de presiune MPXM2102A, MPXV5004G și MPL115A2 și senzorul MMA7361L inerţial. Placa demo încorporează un display LCD

pentru a oferi funcționalitate independentă pentru utilizator. Altitudinea e rezolvată la intervale de 1m, condițiile meteorologice pot fi observate evoluând în timp, iar nivelurile de lichid pot fi măsurate până la 40cm.
Aceasta este o importantă platformă de testare a algoritmilor pentru diverse aplicaţii.
Senzorul de presiune Xtrinsic MPL3115A2 Freescale cu funcții inteligente include ieșire digitală, două întreruperi pentru auto-trezire, detectare prag minim/maxim și achiziție de date autonomă. Utilizarea unui MCU poate fi limitată, deoarece senzorul de presiune MPL3115A2 poate procesa date de la senzori pe plan local, reducând comunicațiile necesare cu un procesor gazdă. MPL3115A2 Xtrinsic oferă date extrem de precise de presiune și de altitudine, cu o rată de eșantionare variabilă. Dispozitivul are un consum foarte redus de energie, funcții inteligente și necesită zero operații de prelucrare a datelor pentru dispozi­tive mobile, aplicații medicale și de securitate.

Caracteristici
• Rezoluție mai mică de 0.3m
• Gama de presiune: 20 – 110kPa
• Compensare, citire directă (software-ul nu este necesar)
• Măsurarea presiunii: 20-biți (Pascali)
• Măsurarea altitudinii: 20-biți (metri)
• Măsurarea temperaturii: 12-biți
• Inteligența inclusă
• Rata de eșantionare flexibilă, de până la 128Hz

Senzorul de presiune MPL3115A2 – Diagrama bloc

DEMOSTBMPL3115A2 este un kit low-cost de dezvoltare pentru senzorul de presiune Xtrinsic MPL3115A2. Xtrinsic MPL3115A2 este un senzor de presiune ce livrează date de presiune și de altitudine extrem de precise, exprimate în Pascali și în metri. Acest kit de dezvoltare este parte a pachetului Sensor Toolbox Freescale care conține trei plăci: placa de comunicație USB, placa de interfață și placa de evaluare senzori de presiune. Sensor Toolbox Freescale oferă o selecție perso­nalizabilă de instrumente de dezvoltare de senzori, accesorii și software-ul comune în întregul portofoliu de senzori de accele­rație, presiune mag­netică și de atingere.

Caracteristici
• Altimetrie de înaltă precizie
• Presiunea compensată intern digital (Pascali) se livrează și cu altitudinea (m)
• Inteligență înglobată cu FIFO și întreruperi configurabile
• Ieșire cu rate variabile de eșantionare

Kit-ul conţine
• LFSTBEBMPL3115A2 – placă de evaluare MPL3115A2
• KITSTBMPL3115A2 – placă de interfață cu MPL3115A2
• LFSTBUSB – placă de comunicație USB
• Cablu USB
• Ghid de pornire rapidă

Senzori de presiune integraţi
Freescale furnizează senzori de presiune integrați care sunt calibrați, au compensare cu temperatura și amplificare. Proiectarea sistemului global este simplificată, deoarece necesită mai puține componente externe.

Senzori de presiune compensaţi
Senzorii de presiune Freescale sunt calibrați și au temperatura compensată. Mulți dintre senzorii de presiune din cadrul seriei compensate pot fi folosiți pentru piața medicală. Senzorii de presiune monitorizează starea pacientului prin diagnosticare precisă și sigură într-o gamă largă de condiții.
Dispozitivele Freescale sunt proiectate special pentru aplicații în care cerințele de înaltă calitate și fiabilitate sunt deosebit de importante și sunt construite folosind materiale verificate în decursul timpului în industria de aparate medicale.

Senzori de presiune necompensaţi

Senzorii de presiune Freescale necompensați sunt o serie de bază de dispo­zitive ce livrează semnale necompensate și necalibrate.
Sistemul la care sunt conectați trebuie să se implice mai mult pentru a efectua compensarea pentru senzor. Acești senzori de presiune sunt bazați pe MEMS și oferă soluții robuste pentru piața de aparate medi­cale, de consum, industriale și auto.
Senzorii de presiune integrați, com­pensați și necompensați se pot selec­ta în funcție de aplicație dintr-o serie mare de senzori MPXV, MPXH, MPXM, Medical Series. Se poate descărca o aplicație Pressure Sensor Selector la www.freescale.com/pressure

Kit-ul TWR-SENSOR-PAK conține un modul cuplabil la Tower System Freescale,

TWR-SENSOR-PAK Sensor Tower System

pe care se experimen­tează module cu senzori ce pot fi schimbate sau plug-in-uri. Aceste module permit să se evalueze rapid și să se compare un portofoliu de senzori în expansiune.

Folosind date în timp real de la senzorii care interacțiunează cu mediul, cu TWR-SENSOR-PAK e ușor să se “simtă” lumea.
Kit-ul TWR-SENSOR-PAK se livrează cu două cutii:
Cutia 1 (din 2):

Placa cu senzor MPL115A2 pentru măsurarea presiunii barometrice și altitudinii: VDD: 2.4 – 5.5VDC, Consum 10µA la o măsurare/sec, Logic: nivel 3 … 5V, Gamă presiune: 500-1150hPa (până la 10km altitudine), Rezoluţie: 1.5hPa/50m altitudine

• Modul TWR-SENSOR
• Touch sensing software modul plug-in (TWRPI-TSS)
• Touchpad 12-electrod modul plug-in (TWRPI-KEYPAD)
• Ghid rapid
Cutia 2 (din 2):
• Accelerometru modul plug-in (TWRPI-MMA7660)
• Baro­metru modul plug-in (TWRPI-MPL115A)
• Controler de atingere și proximitate modul plug-in (TWRPI-MPR121)
• 1 cablu USB

Note:
Senzorii de presiune Freescale se bazează pe o tehnologie piezorezistivă care constă dintr-o diafragmă de siliciu microprelucrată și o marcă tensometrică difuză, piezoelectrică. Când este vacuum sau presiune pe dispozitiv, diafragma este deformată și stresată. Constrângerile care rezultă vor crea o variație a rezistenței stratului piezorezistiv. Pentru a citi această variație, se trece un curent de excitație prin acest strat și apare o tensiune proporțională cu presiunea aplicată. Pentru a obține o citire corectă de presiune, o astfel de detectare trebuie să fie, de obicei, calibrată, compensată cu temperatura și amplificată. Senzorul combină tehnici avansate de microtehnologice și prelucrare a semiconductoarelor pentru a oferi o precizie la nivel înalt și ieșire analogică care este proporțională cu presiunea aplicată. Senzorii IPS (Integrated Pressure Sensors) pot fi conectați direct la un convertor A/D. Senzorii Freescale au specificată funcția de transfer, care în cazul celor integrați este liniară.

Măsurarea presiunii, Convenţie
Măsurătorile de presiune pot fi împărțite în 3 categorii: Absolută, Gage și Diferențială.

Presiunea Absolută se referă la valoarea absolută a forței pe unitatea de suprafață exercitată pe o suprafață de lichid. În consecință, presiunea absolută este diferența dintre presiunea într-un punct dintr-un fluid și de zero absolut de presiune sau a unui vid perfect.

Presiunea Gage este măsurarea diferenței între presiunea absolută și presiune locală atmosferică. Presiunea atmosferică locală poate varia în funcție de tempera­tura mediului ambiant, altitudine și de condițiile meteorologice locale.
Presiunea atmosferică standard la nivelul mării și la 20°C este 101.325 kPa absolut. Atunci când se referă la presiunea de măsurare, este esențial să se precizeze care este referința.
Presiunea este legată de Gage sau ab­solută. O presiune Gage, prin con­venție, este întotdeauna pozitivă. O presiune negativă Gage este definită ca vid.

Presiunea Diferenţială este pur și simplu măsurarea unei presiuni necunoscute cu referire la o altă presiune necu­noscută. Presiunea măsurată este diferența dintre cele două presiuni necunoscute.
Deoarece o presiune diferențială este o măsurare de presiune referitor la alta, nu este necesar să se precizeze o referință de presiune.

Documentaţii Freescale Semiconductor:
AN1100, AN3785, AN3956, AN3956, AN4007, DEMOMPL3115A2QSG, KITMPL115A2I2C, MICROMACHINFS, MPL115A2, MPL3115A2FS, TWRSNSRPKQSG

Distribuitori Freescale în România
Arrow Electronice SRL • 026 4417251 • office@arrowromania.com
EBV Elektronik • 021 5296911 • catalin.raduta@ebv.com
Farnell • 0800 894 946 • info-ro@farnell.com
Future Electronics SRL • 0264 457774 • info-RO-future@futureelectronics.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre