MS5534集成气压计模块的工作原理是什么？性能如何？

2017-03-10 16:04分类：变频器阅读：

MS5534是瑞士Intersema公司生产的一款集成有压阻式压力传感器和ADC接口的SMD混合集成电路，可应用于便携式高度计、气压计、气象控制系统、多模式手表和GPS接收机等设备的设计开发。MS5534A主要性能特点如下： ·高分辨率：ADC分辨率为15位，可提供依赖于压力和温度的16位数据字。压力测量范围为300～ llOOmbar (lbar= 105Pa)，分辨率为O.lmbar:温度测量范围为-10～+60℃，分辨率为0.005～ 0.015℃。

· 高精度：模块中存储了6个标定参数。用于高精度的软件补偿和校正。压力的绝对精度为土1.5mbar，相对精度为负.5mbar长期稳定度为土lmbar/年；温度精度为士0.8℃。·低电压、低功耗：模块的供电电压为2.2～3.6V，且可低电流工作，平均om流为5uA，转换期电流为SmA，待机电流3.5A，并具有自动关闭电源的功能·接口简单：只需外接一路32.768kHz的系统时钟，便可通过3线串行接口与微处理器进行通信，且易于排版布线。模块的封装外形允许使用柔性PCB板连接，便于集成和安装。·防潮：在标准MS5534AP中，硅压力传感器和其连线由一个塑料顶帽保护，并用硅胶防潮。 MS5534AM则用硅胶填充的金属防护顶帽来增强防潮保护，从而保证了传感器的功能。这样甚至能直接与水接触，有利于防水表或其他与水接触的应用领域。·防腐：MS5534A用特殊防腐不锈钢制成的金属环，可避免任何腐蚀物影响其内部。MS5534AM 在盐水中可以经受住llbar的压力。为了使其能在水下工作。设计时将金属环外包一个0形橡皮圈来封装传感器。

· 小尺寸：模块的平面尺寸为9mmx9mm，厚度仅为3.7mm。

MS5534B新版本扩展了其温度测量范围（-40～+125℃）和压力测量范围(lO～llOOmbar)，其他改进还包括ESD敏感度、电流损耗和转换精度等。

MS5534的引脚排列如图2-100所示，MS5534的内部功能框图如图2-101所示，各引脚功能见表2-14所列

。

功能如图2-101所示，该器件包含一个压阻传感器和一个接口IC。图中，压力和温度测量使用同一个∑-A型ADC。测量压力时，ADC转换压力转感器的差分输出电压；测量温度时，ADC则感应和转换传感器电桥的电阻。在两种测量期间，传感器只用很短的切换时间，因而可以减少功耗，电桥偏置和ADC的参考电压均来自电源VDD，数字输出依赖供电电压。器件中的ADC已优化在线性范围内。

模块中接口IC的主要功能是将来自压阻传感器的非补偿模拟输出电压转换为16位数字量“D1”，并提供传感器的16位温度数字量“D2”。由于压力传感器的输出电压非常依赖温度和处理偏差，因此有必要进行补偿，这种补偿处理必须使用外部微处理器并通过软件来完成。

每个模块在出厂．时都对温度和压力进行了标定，并计算出6个必须的补偿的参数存储于64位PROM中。这些参数被分为Wordl～Word4共4个字，这6个参数在4个字中的编排形式如图2-102所示

MS5534通过3线同步串口与微处理器或其他数字系统进行通信，串行时钟信号SCLK由微处理器系统产生。转换结果和标定数据均由MS5334通过DOUT管脚输出。同时，DOUT数据输出信号也可用来指示转换状态。输出数据类型通过在DIN数据输入管脚发送相应的指令来选择。

图2-103是MS5334的读数据时序图。

该器件的通信以给其DIN管脚发一个指令串开始。MS5534器件不需要片选信号，而是在每次建立串和停止串（3位低电平）前用一个开始串(3位高电平)。建立串可用来选择压力、温度、标定数据读数。在读取压力(DI)或温度(D2)值时，模块在停止串的最后一位通过对DOUT管脚从低到高的电平转换来确认。但确认信号后，要求SCLK有两个额外的时钟。随后由微处理器将其保持在低电平，直到在DOUT上出现由高到低的电平变化以指示转换结束。这个信号也可以用来在微处理器中产牛一个中断。此时微处理器通过在SCLK管脚给出另外17个时钟来读出16位字，但保持SCLK信号时,能中断数据读

出串。

MS5534的复位时序RESET是一个长度为21位的特殊指令串，图2-104所示是其时序图.

由于该模块在任何状态下都可以识别其独特的样式。因此，在微处理器和MS5534失步时，用复位时序就可以重新启动。

第2章传感器:

数据读取与软件补偿流程：

为在整个温度范围内获得较高精度，推荐对温度传感器的非线性输出进行补偿，这可以通过对D2<UTI的二次温度补偿算法来完成，也就是通过图2-106的流程来替换图2-105中的“计算实际温度”框图。

读取压力、温度的顺序和完成软件补偿的具体流程如图2-105所示。操作时，首先通过串口读出相关系数字1～4 (WORDI～WORD4)，当微处理器对MS5534的接口复位后，可以进行一次这种操作。其次，采用位方式进行逻辑和移位操作来提取C1～C6的补偿参数。为了测量压力，微处理器必须通过串口循环来读取16位压力(D1)和温度(D2)值，然后按图2-105中所示的算法，用Dl、D2和CI～C6计算出补偿后的压力（或者使用图2-106的二次温度补偿法）。所有计算均可以用16位有符号变量，这样，乘法结果可能升为32位有符号数。按图2-105的流程，每步乘法运算之后都有一次除运算。除法可以通过二进制移位操作来完成（除数为2的幂），它可确保除法的结果小于65536（16位）。