大家好,【广州工控传感★科技】MS5837-30BA水深传感器事业部,张工。
深度计就是测量水下机器人垂直方向位置的重要传感器。
目前,常用的航模级水下压力深度计是MS5837-30BA水深传感器,该传感器I2C接口,内部AD分辨率达24位,传感器配上防水外壳就成为一款分辨率达2mm测量深度200米的深度传感器。此外该传感器还具有压力值温漂修正的功能,也可以作为温度计使用。该款传感器是I2C接口的,(地址:1110110X WRITE:0,READ:1),通过这一通信模式,可以得到出产标定的参数、实时检测的压力值和温度值。
标定参数
这个传感器有个优点,每个传感器出厂时,都进行了标定,标定的参数会固化保存在传感器的寄存器中,以便使用者进行读取,从而进行修正。标定参数如下表:
I2C地址指令如下,C0~C6对应0xA0~0xAE,其中C0指令得到的16位数据,前4位是CRC校验位,后12位是出产编号,其余的就是参数对应的地址指令。
通过I2C读取了标定参数:
C0 0xB001 45057D B-1011是四位CRC校验位
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校验程序如下:
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);
求解步骤
MS5837-3030BA水深传感器由于得到的标定参数都是固化的,所以只需在初始化的时候读一次即可。在获取标定参数之后,分为两个步骤,第一步是利用标定参数和测量的值,获取压力和温度值,通过标定参数进行软件补偿;第二步是对压力值进行温度补偿。
第一步 压力和温度获取和软件补偿
如图1,在得到固定的校验参数以后,结合得到的标定参数 可得到获取24位精度的压力(D1)和温度(D2)
图中MS5837-30BA水深传感器和温度读取以及软件补偿
第二步 温度补偿
在得到第一步的温度和压力后,对压力值进行温度补偿,步骤如图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接口读取流程
流程图如图3所示,先是读取标定值,然后依次对压力和温度的24位数据进行读取。读取前,需要对其进行转换(conversion),不同采样率和采样对象,对应不同的指令,指令如图4。不同的采样率对应不同的转换时间,见下:
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