czujnik ciśnienia i temperatury bmp085 jako składnik przetwornika

PRZYGOTOWAŁ:
KIEROWNIK PRACY:
MICHAŁ ŁABOWSKI
dr inż. ZDZISŁAW ROCHALA


projekt przetwornika inteligentnego do pomiaru wysokości i
prędkości pionowej BSP podczas fazy lądowania;
dokładny pomiar wysokości rzeczywistej BSP poniżej 10m .
2

przetwornik, którego integralną częścią jest mikrokontroler;

inteligencja = mikrokontroler + program;



oprogramowanie w znacznym stopniu decyduje o
właściwościach funkcjonalnych i metrologicznych przyrządu;
możliwość implementacji różnych algorytmów pracy bez
ingerencji w strukturą sprzętową;
5 poziomów inteligencji.
3
-
12 bitowy przetwornik A/C;
8KB pamięci FLASH;
rdzeń 8052;
3x timer 16 bit;
napięcie zasilania 3,0 – 5,0 VDC;
UART, SPI, I2C.
Schemat strukturalny ADuC812.
4
Podział wysokości lotu BSP.
5







odbiornik jednoczęstotliwościowy ( L1 );
kod C/A;
tryb pracy różnicowej ( EGNOS );
częstotliwość określania pozycji : standardowo 1Hz;
wymiary: 16x16x6mm;
waga : 6g;
dostępne interfejsy: UART, USB.
Odbiornik GPS.
6

Czujniki z wyjściem :
- analogowym (napięciowym np. MPX4115A);
- cyfrowym ( SPI, I2C- np. BMP085).
MPX4115A
BMP085
7
8
Konwerter poziomów na liniach I2C.
9
Oscylogramy konwersji napięcia na linii SCL.
10
Algorytm pracy BMP085.
11
Dane kalibracyjne :
- pamięć EEPROM : 11 słów x 16 bit =
176 bit;
- współczynnik kalibracyjny (słowo)
składa się z dwóch bajtów : MSB i LSB;
- każdy czujnik ma indywidualne wsp.
kalibracyjne;
- żaden ze współczynników nie może
być równy 0x0000 lub 0xFFFF.
 Adres BMP085:
- niezmienny : 0xEF-read, 0xEE-write.

Tabela 6. Dane kalibracyjne.
Tabela 7. Adres BMP085 w I2C.
12

Procedura rozpoczynająca pomiary:
Tabela 8. Algorytm rozpoczęcia pomiarów i pobrania ich wyników.
Zmiana sygnałów na liniach SCL i SDA podczas rozpoczęcia pomiarów.
13

Procedura odczytu danych kalibracyjnych i wyników konwersji
przetwornika A/C :
Zmiana sygnałów na liniach SCL i SDA podczas odczytu danych z
BMP085.
14

Algorytm obliczania wartości temperatury [ ̊C] i ciśnienia [Pa].
Tabela 9. Algorytm obliczenia wartości temp. i ciśnienia.
15

Wyniki działania programu ( język C ) wykonującego
przedstawiony algorytm:
Wyniki działania programu obsługującego BMP085.
16

Badania weryfikacyjne I:
-Warunki: pomieszczenie zamknięte, czujnik nieruchomy, czas trwania
pomiaru : 60s.
-Cel: określenie amplitudy wahań wartości ciśnienia odczytywanych z
czujnika BMP085.
Wykres 1. OSS=0, czas pomiaru 60s.
101250
101240
101230
P[Pa] 101220
101210
101200
101190
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
liczba pomiarów
17

Filtr uśredniający:
Wykres 2. OSS=0, czas pomiaru 60s, filtr na UP.
101150
101100
P[Pa]
101050
101000
100950
100900
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
liczba próbek
18



Badania weryfikacyjne II:
-warunki: pomieszczenie zamknięte, czujnik nieruchomy,
czas trwania pomiaru : 60s;
-cel: określenie dokładności pomiaru ciśnienia i temp. dla
algorytmu z filtrem uśredniającym;
-urządzenie kontrolne: AIRFLOW DIGITAL BAROMETER
DB2.
Pomiar temperatury powietrza – wyniki otrzymane za
pomocą BMP085 są o 1,6 ÷ 2,0 ̊C wyższe niż wyniki z
DB2.
Pomiar ciśnienia powietrza – wyniki otrzymane za pomocą
BMP085 są o 36÷200Pa wyższe niż wyniki z DB2.
19

Badania weryfikacyjne III :
-warunki: pomiary wykonywane w zamkniętej komorze
ciśnieniowej;
-cel: określenie dokładności pomiaru ciśnienia dla algorytmu
z filtrem uśredniającym.
Moduł μALFAT-SD.
20
Czujnik ultradźwiękowy SMART Sensor Series 600.
GPD15 oraz porównanie zasięgów czujników IR firmy SHARP.
21
Zalety czujnika BMP085:
- miniaturowa obudowa;
- mała masa;
- niewielki pobór prądu.
Wady czujnika BMP085
- skomplikowane
obliczenia wartości P i T;
Stan prac przy projekcie przetwornika:
- zrealizowano: obsługa BMP085, μALFAT-SD;
- w realizacji : obsługa odbiornika GPS;
- do realizacji : obsługa sonaru / czujnika IR, integracja
czujników w system pomiarowy, opracowanie algorytmu
pracy przetwornika, badania weryfikacyjne.
22
μALFAT-SD
FT232
ADuC812
BMP085
GPS
Rys.12.Widok płytki prototypowej.
23

Bibliografia:
1. Ortyl A. , „Autonomiczne systemy nawigacji lotniczej” ,
WAT, Warszawa 2000r.
2. Lesiak P. , „Inteligentna technika pomiarowa”, Politechnika
Radomska, Radom 2001.
3. Dokumentacje techniczne: BMP085,FGPMMOPA6B, μALFAT
User Manual, ADuC812, AN10216-01 I2C Manual.
24