芬兰压力传感器

压力传感器SCP1000-D01

特点:

1）测量范围：30kPa-120kPa（SCP1000-D01） 2）供电：+2.4-3.3V单电源
3）标准数字输出：SPI和IIC接口（1
4）抗压3.2MPa
5）小尺寸O型封装，直径6.1mm，高度1.7mm

应用（SCP1000-D01）： 气压测量和高度计、2）家庭气象站、3）高级医疗应用、4）水准仪


摘要：气压测量在仪器仪表、医疗卫生、气压计、高度计等工业设备中有着广泛
的应用。而选择速率快、精度高的传感器是实际工程应用的关键。介绍了芬兰
VTI 公司的气压传感器SCP1000-D01 的优点以及应用。
关键词：气压测量，气压计，气压传感器，SCP1000-D01
1 引言
气压测量在仪器仪表、医疗卫生、气压计、高度计等工业设备中有着广泛的应用。
而选择速率快、精度高的传感器是实际工程应用的关键。
结合课题组的研究任务，文中主要介绍一款高精度、高分辨率和低功耗的数字气
压传感器SCP1000-D01。该器件可用于微型或者小型无人机制造气压计，易于操
作，便于携带。
2 性能特点和引脚功能
SCP1000-D01 是芬兰的革命性产品。这款基于D-MEMS 技术的压力
传感器能在正常条件下达到亚米级别的分辨率和1 m 的精度，适合许多商用场合。
SCP1000-D01 提供了高精度、高速、低功耗和超低功耗四种测量模式。用户可以
根据需要自行选择测量方式。本系统设计应用于无人机上，对速度有相当高的要
求，所以综合考虑选择了高速模式。通讯接口采用SPI 接口。
对于气压传感器应用，zui重要的是精度高，这样才能够满足实际需求。
SCP1000-D01 的压力精度在-100 Pa～ 100 Pa，约-8.5 m～ 8.5 m，其温度
精度为1℃～2℃。目前为止，这一精度在微型气压传感器中是zui高的。
SCP1000-D01 内置A/D 转换电路，既便于用户开发设计，又减轻了设计系统的重
量和电路的繁琐，符合当前传感器的使用要求。
高精度模式下测量时。分辨率为1.5 Pa～6 Pa,约0.1 m～0.4 m；在超低功耗模
式下分辨率为2 Pa～15 Pa，约0.2 m～1.3 m。而其温度的分辨率为0.2℃～0.5℃。
SCP1000-D01 采用了贴片式设计和ASIC 封装，功耗相当小，其工作电压为2.4 V～
3.3 V。电流zui大仅为50 μA，近乎于可以忽略不计。
SCP1000-D01 为圆形结构，直径仅为6 mm。高度仅为1.7 mm。
SCP1000-D01 共有16 个引脚．其中I/O 型引脚 7 个，电源型引脚9 个。其引脚
结构和形状如图1 所示，中间顶端的是传感器芯片头。I/O 型（SPI 接口）引脚功
能如表1 所示。TRIG 外部触发低功耗模式,具体操作是给该引脚一个下降沿信号，
若不用,该引脚则接至DVSS。DRDY 为输出中断信号，用以提示用户温度和压力值
已经测量，可以读取。PD 引脚为高电平可以使SCP1000-D01 长时间保持低功耗
模式。SCK、MOSI、MISO 和CSB 引脚组成了数据通讯线。
3 内部结构和工作原理
SCP1000-D01 压力传感器包括一个压力传感头和特定用途集成电路。
SCP1000-D01 压力传感器内部包含A/D 转换器以及存储气压和温度值的寄存器，
其内部结构如图2 所示。
启动SCP1000-DO1 之后首先要进行线性化和状态检测，然后选择测量模式。
3.1 模式选择
如上所述，SCP1000-D01 有四种测量模式，其中高精度、高速、超低功耗模式是
以连续方式进行测量工作，而低功耗模式则是以触发方式工作的。也就是说启动
低功耗模式测量时需要给TRIG 一个上升沿信号或向寄存器OPERATION 写入
0X0C：而高精度、高速、超低功耗模式的启动则是向 OPER-ATION 寄存器分别写
入0X0A、0X09、0X0B 实现的。连续测量模式的时序如图3 所示，触发测量模式
下的时序如图4 所示。
3.2 数据读取
选择好测量模式后需将测量得到的数据读出来，以供使用。引脚DRDY 有信号表
示可以读取测量数据。
温度数据存储在TEMPOUT 寄存器中的[13：0]，其中第13 位是符号位。将其二进
制转换成相应的十进制，可利用以下公式得到温度值：
压力数据存储在DATARD8 寄存器的[2：0]和DATARD16 寄存器的[15：0]中。两个
数据前后连接组成19 位二进制数值。将其转换为十进制数，利用以下公式即可
得到压力值。
3.3 寄存器地址描述
SCP1000-D01 内部集成了多个寄存器，可以存储相应的测量数据，比较重要寄存
器的地址如表2 所列。
4 典型应用
基于SCP1000-D01 和AT89S51 单片机设计的气压计系统电路原理图如图5 所示。
在工程应用中，通过MAX232E 实现单片机TTL 电平与上位机RS232 电平之间的转
换，把气压信息传给上位机，具体电路如图6 所示。
5 结束语
介绍了芬兰的气压传感器SCP1000-D01 的优点以及应用。SCP1000-D01
以高精度、高分辨率、高集成度、低功耗、小体积、小重量的性能，具有*的
科研价值和应用价值