SMI新推出一款內(nèi)部集成16位MCU的差壓傳感器SM7391，其量程為±500pa，典型輸出精度為±0.1%FS，出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)做了溫度補(bǔ)償和壓力校準(zhǔn)，溫度補(bǔ)償范圍為-5℃至65℃，支持I2C和模擬輸出。目前已經(jīng)成功應(yīng)用在于國(guó)內(nèi)呼吸機(jī)產(chǎn)品中，主要通過(guò)差壓傳感器實(shí)現(xiàn)呼吸流量的計(jì)量。

很多工程師在使用SM7391時(shí)候，可能會(huì)遇到不同的技術(shù)問(wèn)題，下面是基于某客戶(hù)實(shí)際調(diào)試SM7391壓力傳感器的過(guò)程，希望給其他工程師給予借鑒

首先，差壓傳感器SM7391可以工作在3V或者5V系統(tǒng)中，支持標(biāo)準(zhǔn)I2C通信，工程師可以采用模擬I2C，也可以使用硬件I2C。很多工程師在詢(xún)問(wèn)SM7391的I2C地址，原廠(chǎng)設(shè)置為0x36。

其次，差壓傳感器SM7391的I2C輸出值范圍為-26214至+26214，而模擬輸出對(duì)應(yīng)電壓范圍10%*VDD至90*VDD，兩種方式分別對(duì)應(yīng)量程為-500pa至500pa，所以通過(guò)此可以計(jì)算出線(xiàn)性直線(xiàn)斜率。

第三，差壓傳感器SM7391內(nèi)部集成低通濾波器，通過(guò)外置MCU可以設(shè)置三種不同的濾波參數(shù)：

1、截止頻率fc=10hz時(shí)，設(shè)置Part numbers 11, 12, 13；

2、截止頻率fc=20hz時(shí)，設(shè)置Part numbers 21, 22, 23；

3、截止頻率fc=50hz時(shí)，設(shè)置Part numbers 51, 52, 53；

第四，差壓傳感器SM7391出廠(chǎng)時(shí)溫度補(bǔ)償范圍是-5℃至65℃，可以參考下面圖片。而實(shí)際產(chǎn)品則要求-40℃至85℃，中間沒(méi)有補(bǔ)償?shù)臏囟确秶枰こ處熥约涸谕庵肕CU中進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償方法可以依5℃為梯度進(jìn)行溫度、壓力測(cè)試，將數(shù)據(jù)讀取之后進(jìn)行曲線(xiàn)擬合。

第五，差壓傳感器SM7391的典型電路如下圖，很多工程師在詢(xún)問(wèn)13腳的作用。此引腳是SMI原廠(chǎng)出廠(chǎng)調(diào)試使用的，客戶(hù)在使用差壓傳感器SM7391時(shí)只需要將該引腳接到GND上即可。

第六，差壓傳感器SM7391的測(cè)量結(jié)果存放在一個(gè)2字節(jié)的結(jié)果寄存器中，溫度結(jié)果寄存器地址為0x2E，壓力結(jié)果寄存器地址為0x30，狀態(tài)結(jié)果寄存器地址為0x32。很多工程師只是需要壓力值，所以MCU只需要讀取0x30寄存器的值即可，然后通過(guò)與直線(xiàn)斜率計(jì)算出當(dāng)前的壓力值。 注意：差壓傳感器SM7391默認(rèn)是低字節(jié)在前，高字節(jié)再后。Pcounts=256*byte2+ byte1如果工程師使用差壓傳感器SM7391為模擬輸出，比如在3V系統(tǒng)中，-500pa輸出電壓為0.33V，500pa輸出電壓為2.97V，根據(jù)此計(jì)算出斜率，然后通過(guò)下列公式計(jì)算出壓力值，單位為mbar。

在呼吸機(jī)產(chǎn)品中可以利用SMI推出的±500pa的差壓傳感器SM7391來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。呼吸機(jī)產(chǎn)品中，是利用一個(gè)流量模組來(lái)實(shí)現(xiàn)氣流經(jīng)過(guò)管內(nèi)膜片時(shí)，由于膜片的流通截面比管道截面小，氣流形成局部收縮，會(huì)在膜片前后形成2000pa壓力差，SM7391來(lái)檢測(cè)壓力差的變化量。

圖1：SM7391在呼吸機(jī)產(chǎn)品的機(jī)會(huì)

在設(shè)計(jì)時(shí)候，流量模組的阻尼系數(shù)會(huì)影響到差壓傳感器的精度，而SM7391是基于MEMS的硅片設(shè)計(jì)原理，同時(shí)SM7391自帶有-5℃至65℃溫度補(bǔ)償功能，會(huì)適應(yīng)于市場(chǎng)上大部分流量模組。而SM7391是支持模擬、I2C輸出，SM7391調(diào)試過(guò)程與其他品牌的并不是通用，下面分享關(guān)于SM7391的調(diào)試心得。

一、在硬件電路上，SM7391要求13引腳必須接到GND，以保證零度漂移精度。SM7391的AODO引腳是模擬輸出，SCL/SDA引腳是I2C輸出。

圖2：SM7391的硬件電路圖

二、SM7391是支持標(biāo)準(zhǔn)的I2C通信，默認(rèn)I2C的地址為0x36。在SM7391內(nèi)部分別使用2個(gè)字節(jié)來(lái)儲(chǔ)存壓力、溫度和狀態(tài)數(shù)據(jù)，其中0x2E儲(chǔ)存是溫度值，0x30儲(chǔ)存是壓力值，0x32儲(chǔ)存是狀態(tài)寄存器。特別注意的是只有先讀取0x30后，才能再讀取0x32。

三、SM7391支持三種不同的濾波器，當(dāng)濾波器設(shè)置為11、12、13時(shí)候，截止Fc=10hz，當(dāng)濾波器設(shè)置為21、22、23時(shí)候，截止Fc=20hz，當(dāng)濾波器設(shè)置為51、52、53時(shí)候，截止Fc=50hz，依次設(shè)置SM7391內(nèi)部的濾波器值，來(lái)達(dá)到相應(yīng)頻率與采用精度完全符合呼吸機(jī)項(xiàng)目需求。

四、在讀取結(jié)果時(shí)候，SM7391輸出格式為低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。讀取結(jié)果后，MCU中計(jì)算壓力值P=256*byte2+byte1。同樣方式，溫度值也會(huì)被計(jì)算出來(lái)。

五、如果I2C輸出精度無(wú)法滿(mǎn)足呼吸機(jī)產(chǎn)品要求，可以直接采用模擬輸出方式，在MCU中通過(guò)算法對(duì)SM7391的模擬電壓進(jìn)行二次標(biāo)定，以提高SM9391的測(cè)量精度。假如VCC=3V，標(biāo)定壓力范圍為-5mba至5mbar，對(duì)應(yīng)SM7391要求輸出幅值為10%*VCC至90%*VCC，那么二次標(biāo)定過(guò)程如下：

通過(guò)上述標(biāo)定，實(shí)際輸出曲線(xiàn)如下圖：

圖3：SM7391的二次標(biāo)定曲線(xiàn)

從SM7391的二次標(biāo)定曲線(xiàn)中看出，標(biāo)定后非線(xiàn)性度誤差完全可以保證在0.1%FS之內(nèi)，甚至?xí)摺?/span>

希望以上經(jīng)驗(yàn)可以幫助到每一位工程師，加快壓力傳感器SM7391的設(shè)計(jì)進(jìn)度。