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压力传感器调理芯片及其校准平台的使用方法

纳芯微电子 来源:纳芯微电子 2024-05-23 14:10 次阅读

压力传感器评估软件主要用于对压力传感器做产品校准,其主要功能包括:通信和配置管理、数据采集和处理、校准参数自动计算及烧写入芯片并且可以进行校准后性能的测试。压力传感器评估软件在压力产品的开发、生产和维护过程中发挥着重要作用,有助于提高产品的质量和性能,降低生产成本和维护成本,为企业的可持续发展提供有力支持。

纳芯微压力传感器产品布局

按照应用领域划分,纳芯微的压力传感器产品主要有三个方向,分别是工业级、车规级和消费级。工业级以NSA2860(X)为主;汽车级包括NSA9260(X)、NSC9262、NSC9264;消费级以NSA2200、NSA2300、NSA2302为主(也可以用于工业)。不同的芯片采用不同的封装,按照前端传感器输入可分为阻式输入和容式输入,分别对应A型和C型产品。本文主要对阻式产品进行演示。

按照输出划分,纳芯微压力传感器产品可分为0~5V、0~10V和4~20mA三大类。基于这三种输出,纳芯微制作了三种不同的DUT板供客户进行产品评估。

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纳芯微压力传感器分类

0~5V输出产品外围电路比较简单,如NSA9260(X);0~10V输出产品和4~20mA输出产品则需要借助2个三极管来实现电流变送,如NSA2860(X)。这些产品的具体原理图如下。

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0~5V输出产品原理

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0~10V输出产品原理

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4~20mA输出产品原理

单EVM板和CAL 32批量板及其操作

评估板分为单板和32通道批量板,单EVM板包含USB转485转接口、EVM评估板、24V稳压电源,以及不同输出形式的DUT测试板;32通道批量板包含USB转485转接口、EVM评估板,24V稳压电源。

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单EVM板

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32通道批量板

操作单板和32通道批量板之前,用户应提前安装软件,包括单板程序和批量程序以及串口驱动。安装过程中,需要注意不要将安装路径放在系统盘(C盘)。

接下来就是操作步骤详解:

首先安装单板软件,双击打开安装文件,之后点击setup。在弹出界面上点击下一步;将安装路径改成D盘,点击下一步等待安装即可。完成安装后,可以查看一下软件界面。批量板也按照相同的方法操作。

程序安装完成后,需要安装CH341驱动。完成驱动安装后,插上USB转485转接口,在电脑的设备管理器中可看到相应的COM口,即表示安装完成。完成安装后,需要将USB Hub口插到电脑上,然后打开设备管理器,可以看到COM6,即对应的USB转485端口,表明安装成功。

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安装软件

完成软件安装后,需要将485转接口连接在EVM板上,并将转接口的A+和B-分别通过杜邦线引出。然后连接EVM板的电源,就可以使用单板来评估不同输出类型的产品。

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连接硬件

在EVM单板上,为不同输出预留了三种接口,分别是4~20mA、0~5V以及0~10V。

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EVM单板

对于批量板,其不同输出需要通过调整板子背部的焊接来实现。根据产品的不同输出类型,在板子背部焊接相应的电阻即可。

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批量板不同输出的调整

用单板评估0~5V产品

接下来,将以单板评估0~5V产品为例,来介绍一下单板的硬件连接。

首先用2根杜邦线制作一根USB转485连接线。将A+和B-引出,制作USB连接线。然后将24V供电线插在板子左上角,可以看到板上几个LED灯点亮。

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单板硬件连接

然后将USB转485转接线连接到右上角A+正口,再将B-连接到负口。然后使用一个电桥来模拟输入的压力,它有5个档位输入不同的比例电压。将电桥连接到Dot输入端,并使用3根杜邦线连接产品。

以0~5V产品演示为例,只需要用到其3个引脚:VCC、GND和OUT。使用板上中间的接口进行连接,并将USB线插到电脑上,连接就完成了。

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连接完成

完成硬件连接后,可以在安装路径下找到软件,也可以在开始菜单打开它,双击exe文件即可打开。打开后在设备管理器中选择COM6,然后选择OWI(单线串行接口)通信模式。

另外,再以0~5V输出的NSA9260(X)的演示为例。首先选择0~5V输出模式,然后关闭,串口灯亮起,说明串口通信正常。点击右上角的Version,进行通信检查,可以读取MCU及软件版本,点击确认,证明通信正常。读取ID通信正常后,还可以重新烧录ID。完成烧录后,可以看到ID变成了4号。ID配置数据会保存在data config File的4号文件夹中,它会保存整个校准过程中的所有数据。

接下来,以选择NSA9260(X)演示为例,进行芯片寄存器配置。它是预先配置好的模板,这里主要调整的是影响采集原始值的增益。输出模式使用外部反馈,DAC参照5V,为0~5V绝对输出,使用内部温度传感器进行校准,增益必须选择4X。

之后是钳位设置,先不设置高钳位,仍为100%;低钳位设置为0。然后使用3P1T校准方式,用拟合方法进行校准,选取3个输出压力点:0.5V、2.5V和4.5V进行校正,温度使用25℃常温,点击save和load,选择配置的模板,点击初始化芯片,就可以对芯片寄存器进行操作。完成初始化配置之后,点击cal DAC,进行DAC模块校准。

完成DAC校准后,需要对原始数据进行采集。首先采集第一个目标压力点对应值,将电桥打在P=0的第1个位置,点击采集。可以看到,上面一行显示的是规一化后的数据,下面显示的是目前采集到的温度值。然后将第二个档位打在电桥的中间档,点击采集,可以看到采集到的归一化值变成0.22,温度值不变。最后将跳帽打在最后一个档位,采集最高压力点,可以看到变成了0.453。采集完数据后,就可以进行校准,点击CAL sensor,此时上位机就会计算出校准系数,且进行写入。这时就完成了产品校准。点击复测可以进行电压检测

因为此时跳帽打在了最高档,即tagged 3的电压值为4.5V。如果将它更改到第四个档位,就变成了3.5V;然后再更改到第二个中间档位,就是2.5V;再打到第二个档位就是1.5V;最开始的零档位就是0.5V,其输出和电桥成比例,此时就完成了校准。

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原始数据采集

接下来使用最左边的端口对4~20mA产品NSA2860(X)进行测试。插上电桥,将Loop正分别接到产品上。重新读取ID,并进行配置。这时需要将OUT输出模式改成4~20mA。点击Read ID,可以通过电流方式读到NSA2860(X),后续操作与0~5V产品相同。

如需操作0~10V产品NSA2860(X),用户需要将VCC、OUT、GND连接到板上第三个端口,同样将电桥与输入连接,之后在单板中读取ID操作,并更改输出模式。改为0~10V后读取ID,可以看到通信正常。后续的校准操作与0~5V的产品相同。

结语

本文详细介绍了压力传感器调理芯片及其校准平台的使用,包括不同类型产品的特点、软硬件评估平台的搭建、芯片评估板的制作与连接、软件安装与配置、软件操作流程以及不同产品校准的具体步骤。



审核编辑:刘清

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原文标题:如何使用评估软件,校准和评估压力传感器?

文章出处:【微信号:纳芯微电子,微信公众号:纳芯微电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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