Тримач датчика тиску/висоти ST LPS331AP з регулятором 3,3 В, діапазон 260-1260 мбар, I2C/SPI, компактний розмір 0,4"-0,9"

Огляд

Ця плата є компактним (0,4" A & mdash; 0,9") носієм для датчика абсолютного тиску ST LPS331AP MEMS або барометра; тому ми рекомендуємо уважно прочитати таблицю даних LPS331AP (453k pdf) перед використанням цього продукту. LPS331 — чудова мікросхема, але її маленький безвивідний корпус LGA ускладнює використання типовим студентам або любителям. Він також працює при напрузі нижче 3,6 В, що може ускладнити інтерфейс для мікроконтролерів, що працюють при напрузі 5 В. Ця плата-носія вирішує ці проблеми, використовуючи додаткову електроніку, включаючи регулятор напруги 3,3 В і схеми зсуву рівня, зберігаючи при цьому загальний розмір максимально компактним. Плата постачається повністю заповненою компонентами SMD, включаючи LPS331AP, як показано на зображенні продукту.

LPS331 має вбудовану температурну компенсацію та має багато настроюваних параметрів, включаючи вибір роздільної здатності, вибір швидкості вихідних даних і два програмованих зовнішніх сигналу переривання. Його вихідний тиск має абсолютну точність до â±2 мбар (0,2 кПа) із середньоквадратичним шумом 0,02 мбар (0,002 кПа) у режимі найвищої роздільної здатності. Дані датчиків тиску та температури доступні через цифровий інтерфейс, який можна налаштувати для роботи в режимі I2C або SPI, і можна використовувати для альтиметрії. (Див. розділ «Зразок коду» нижче для бібліотеки Arduino, за допомогою якої можна перетворити цей датчик на висотомір).

Несуча плата містить лінійний стабілізатор напруги з низьким падінням напруги, який забезпечує 3,3 В, необхідні для LPS331, що дозволяє живити датчик від джерела живлення від 2,5 В до 5,5 В. Вихід регулятора доступний на виводі VDD і може подавати майже 150 мА на зовнішні пристрої. Компонентна плата також містить схему, яка зміщує тактовий сигнал I2C/SPI і дані в лініях на той самий рівень логічної напруги, що й наданий VIN, що полегшує інтерфейс плати з системами 5 В, а відстань між контактами плати 0,1 дюйма дозволяє легко використовувати її зі стандартними безпайковими макетними платами та 0,1-дюймовими платами perfboard.

Для застосування датчиків злиття інерційний вимірювальний блок AltIMU-10 поєднує LPS331AP з 3-осьовим гіроскопом L3GD20 і 3-осьовим акселерометром і 3-осьовим магнітометром LSM303DLHC на одній платі, забезпечуючи десять незалежних показань, які можна використовувати для розрахунку абсолютної орієнтації та висоти.

Технічні характеристики

• Розміри: 0,4" A— 0,9" A— 0,1" (10 мм A— 23 мм A— 3 мм)
• Вага без штифтів: 0,6 г (0,02 унції)
• Робоча напруга: від 2,5 В до 5,5 В
• Струм живлення: 2 мА
• Формат виводу (I2C/SPI): 24-розрядне зчитування тиску (4096 LSb/mbar)
• Діапазон чутливості: від 260 мбар до 1260 мбар (від 26 кПа до 126 кПа)

Включені компоненти

До комплекту входить смуга 1A—9 із штифтами заголовка 0,1 дюйма та смужка 1A—9 із штифтами під прямим кутом заголовка 0,1 дюйма, як показано на малюнку нижче. Ви можете припаяти вибрану вами планку роз’єму до плати для використання з нестандартними кабелями чи безпаяними макетними платами, або ви можете припаяти дроти безпосередньо до самої плати для більш компактного встановлення.

Плата має один монтажний отвір, який працює за допомогою гвинтів №2 і М2 (не входять в комплект).

Використання LPS331

Зв'язки

Незалежно від інтерфейсу, який використовується для зв’язку з LPS331AP, його контакт VIN має бути підключений до джерела напруги від 2,5 В до 5,5 В, а GND має бути під’єднано до 0 В. (Альтернативно, якщо ви використовуєте датчик із системою 3,3 В, ви можете залишити VIN відключеним і обійти вбудований регулятор, підключивши 3,3 В безпосередньо до VDD.)

Для використання LPS331 у режимі I2C (це режим за замовчуванням) необхідні щонайменше два логічних підключення: SCL і SDA. Вони повинні бути підключені до шини I2C, що працює на тому ж логічному рівні, що й VIN.

Щоб використовувати LPS331 у режимі SPI за замовчуванням, потрібні чотири логічні з’єднання: SPC, SDI, SDO та CS. Вони повинні бути підключені до шини SPI, що працює на тому ж логічному рівні, що й VIN. Інтерфейс SPI за замовчуванням працює в 4-провідному режимі, з SDI та SDO на окремих контактах, але його можна налаштувати на використання 3-провідного режиму, щоб SDO використовував спільний контакт із SDI.

Держатель датчика тиску/висоти LPS331AP з регулятором напруги, позначений вид зверху.

LPS331AP датчик тиску/висоти з регулятором напруги в макетній платі.

Розпіновка

Принципова схема

На наведеній вище схемі показані додаткові компоненти, які містить плата-носії для полегшення використання LPS331AP, включаючи регулятор напруги, який дозволяє живити плату від джерела живлення від 2,5 В до 5,5 В, і схему перемикання рівня, яка забезпечує зв’язок I2C і SPI на тому ж рівні логічної напруги, що й VIN. Ця схема також доступна у форматі PDF, який можна завантажити (156k pdf).

Зв'язок I2C

Коли контакт CS у стані за замовчуванням (підтягнутий до VDD), LPS331AP можна налаштувати, а його показання тиску можна запитати через шину I2C. Перемикачі рівня на лініях тактового сигналу I2C (SCL) і даних (SDA) забезпечують зв’язок I2C з мікроконтролерами, що працюють при тій же напрузі, що й VIN (від 2,5 В до 5,5 В). Детальне пояснення інтерфейсу I2C на LPS331 можна знайти в його таблиці даних (453k pdf), а більш детальну інформацію про I2C загалом можна знайти в специфікації I2C-шини NXP (371k pdf).

У режимі I2C 7-бітова підпорядкована адреса датчика має молодший значущий біт (LSb), який визначається напругою на контакті SA0. Несуча плата підтягує SA0 до VDD через ланцюг 4,7 кОм. резистор, роблячи LSb 1 і встановлюючи ведену адресу 1011101b за замовчуванням. Якщо вибрана підпорядкована адреса датчика тиску конфліктує з іншим пристроєм на вашій шині I2C, ви можете встановити низький рівень SA0, щоб встановити LSb на 0.

Інтерфейс I2C на LPS331 сумісний зі стандартом швидкого режиму I2C (400 кГц). У наших тестах плати ми змогли спілкуватися з чіпом на тактовій частоті до 400 кГц; вищі частоти можуть працювати, але не перевірялися. У ньому відсутнє придушення стрибків на 50 нс на лініях тактового сигналу та даних, і додаткові підтягування на лініях синхронізації та даних також можуть знадобитися для досягнення сумісних характеристик синхронізації сигналу.

Зв'язок SPI

Щоб зв’язатися з LPS331AP у режимі SPI, висновок CS (який плата підтягує до VDD через резистор 4,7 кОм) має бути переведений у низький рівень перед початком команди SPI та дозволений повернутися до високого рівня після завершення команди. Перемикачі рівня на лініях синхронізації SPI (SPC) і даних (SDI) забезпечують зв’язок SPI з мікроконтролерами, що працюють при тій самій напрузі, що й VIN (від 2,5 В до 5,5 В).

У 4-провідному режимі за замовчуванням датчик тиску передає дані головному SPI по виділеній лінії виходу даних (SDO), яканірівень зміщений. Якщо інтерфейс SPI налаштований на використання 3-провідного режиму замість цього, лінія SDI подвоюється як SDO і керується LPS331, коли він передає дані головному. Детальне пояснення інтерфейсу SPI на LPS331 можна знайти в його таблиці даних (453k pdf).

Ми написали базову бібліотеку Arduino для LPS331, яка полегшує інтерфейс цього датчика з Arduino. Бібліотека спрощує налаштування LPS331 і зчитування необроблених даних про тиск через I2C, а також надає функції для обчислення висоти на основі виміряного тиску для тих, хто хоче використовувати цей датчик як висотомір.

Підказки протоколу

Технічний опис містить усю інформацію, необхідну для використання цього датчика, але вибір важливих деталей може зайняти деякий час. Ось кілька вказівок щодо зв’язку з LPS331AP і його налаштування, які, як ми сподіваємося, допоможуть вам почати працювати трохи швидше:

• За замовчуванням датчик тиску знаходиться в режимі вимкнення. Ви повинні ввімкнути його, записавши відповідне значення в регістр CTRL_REG1, щоб вибрати вихідну швидкість передачі даних.
• Ви можете читати або записувати кілька регістрів в одній команді I2C, встановлюючи старший біт адреси регістра, щоб увімкнути автоматичне збільшення адреси.
• Ви можете ввімкнути ту саму функцію автоматичного збільшення в режимі SPI, встановивши другий біт (біт 1, який називається MSбіт у таблиці даних) команди SPI.

Люди часто купують цей продукт разом з:

ACS711EX Носій датчика струму -31A до +31A

Гіроскоп, акселерометр, компас і висотомір AltIMU-10 (L3GD20, LSM303DLHC і LPS331AP Carrier)

ACS711EX Носій датчика струму від -15,5 A до +15,5 A