大家好,【廣州工控傳感★科技】MS5837-30BA水深傳感器事業部,張工。
深度計就是測量水下機器人垂直方向位置的重要傳感器。
目前,常用的航模級水下壓力深度計是MS5837-30BA水深傳感器,該傳感器I2C接口,內部AD分辨率達24位,傳感器配上防水外殼就成為一款分辨率達2mm測量深度200米的深度傳感器。此外該傳感器還具有壓力值溫漂修正的功能,也可以作為溫度計使用。該款傳感器是I2C接口的,(地址:1110110X WRITE:0,READ:1),通過這一通信模式,可以得到出產標定的參數、實時檢測的壓力值和溫度值。
標定參數
這個傳感器有個優點,每個傳感器出廠時,都進行了標定,標定的參數會固化保存在傳感器的寄存器中,以便使用者進行讀取,從而進行修正。標定參數如下表:
I2C地址指令如下,C0~C6對應0xA0~0xAE,其中C0指令得到的16位數據,前4位是CRC校驗位,后12位是出產編號,其余的就是參數對應的地址指令。
通過I2C讀取了標定參數:
C0 0xB001 45057D B-1011是四位CRC校驗位
C1 0x857C 34172D SENS
C2 0x872B 34603D OFF
C3 0x4E6E 20078D TCS
C4 0x5327 21287D TCO
C5 0x665A 26202D T_REF
C6 0x661E 26142D TEMPSENS
crc校驗程序如下:
1.unsigned char crc4(unsigned int n_prom[]) // n_prom defined as 8x unsigned int (n_prom[8])
2.{
3.int cnt; // simple counter
4.unsigned int n_rem=0; // crc remainder
5.unsigned char n_bit;
6.n_prom[0]=((n_prom[0]) & 0x0FFF); // CRC byte is replaced by 0
7.n_prom[7]=0; // Subsidiary value, set to 0
8.for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) // operation is performed on bytes
9.{ // choose LSB or MSB
10.if (cnt%2==1) n_rem ^= (unsigned short) ((n_prom[cnt>>1]) & 0x00FF);
11.else n_rem ^= (unsigned short) (n_prom[cnt>>1]>>8);
12.for (n_bit = 8; n_bit > 0; n_bit--)
13.{
14.if (n_rem & (0x8000)) n_rem = (n_rem << 1) ^ 0x3000;
15.else n_rem = (n_rem << 1);
16.}
17.}
18.n_rem= ((n_rem >> 12) & 0x000F); // final 4-bit remainder is CRC code
19.return (n_rem ^ 0x00);
求解步驟
MS5837-3030BA水深傳感器由于得到的標定參數都是固化的,所以只需在初始化的時候讀一次即可。在獲取標定參數之后,分為兩個步驟,第一步是利用標定參數和測量的值,獲取壓力和溫度值,通過標定參數進行軟件補償;第二步是對壓力值進行溫度補償。
第一步 壓力和溫度獲取和軟件補償
如圖1,在得到固定的校驗參數以后,結合得到的標定參數 可得到獲取24位精度的壓力(D1)和溫度(D2)
圖中MS5837-30BA水深傳感器和溫度讀取以及軟件補償
第二步 溫度補償
在得到第一步的溫度和壓力后,對壓力值進行溫度補償,步驟如圖2。
1.//Second order compensation
2.if((Ms5837_Temp/100)<20){ //Low temp
3.Ti = (3*(int64_t)(dT)*(int64_t)(dT))/(8589934592LL);
4.OFFi = (3*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/2;
5.SENSi = (5*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/8;
6.if((Ms5837_Temp/100)<-15){ //Very low temp
7.OFFi = OFFi+7*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
8.SENSi = SENSi+4*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
1.//Second order compensation
2.if((Ms5837_Temp/100)<20){ //Low temp
3.Ti = (3*(int64_t)(dT)*(int64_t)(dT))/(8589934592LL);
4.OFFi = (3*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/2;
5.SENSi = (5*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/8;
6.if((Ms5837_Temp/100)<-15){ //Very low temp
7.OFFi = OFFi+7*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
8.SENSi = SENSi+4*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
9.}
10.}11.else if((Ms5837_Temp/100)>=20){ //High temp
12.Ti = 2*(dT*dT)/(137438953472LL);
13.OFFi = (1*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/16;
14.SENSi = 0;
15.}
16.
17.OFF2 = OFF-OFFi; //Calculate pressure and temp second order
18.SENS2 = SENS-SENSi;
19.
20.Ms5837_Temp = (Ms5837_Temp-Ti);
21.Ms5837_P = (((D1*SENS2)/2097152l-OFF2)/8192l);I2C接口讀取流程
流程圖如圖3所示,先是讀取標定值,然后依次對壓力和溫度的24位數據進行讀取。讀取前,需要對其進行轉換(conversion),不同采樣率和采樣對象,對應不同的指令,指令如圖4。不同的采樣率對應不同的轉換時間,見下:
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