基于靜壓傳感器MS5534B的無人機(jī)高度測量系統(tǒng)設(shè)計
1.引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/162781.htm無人機(jī)的高度測量傳統(tǒng)上一直采用靜壓傳感器作為感知手段,通過其壓差膜盒對大氣靜壓的感應(yīng),將大氣壓力轉(zhuǎn)化為模擬信號輸出,從而計算出實際的高度值。由于大氣壓力的變化除了與高度變化緊密聯(lián)系外,與本地的實際溫度也密切相關(guān),但是大部分靜壓傳感器在設(shè)計時并未考慮到實際溫度對大氣壓力的影響,這就造成了實際輸出靜壓值與真實值之間的大幅度偏差,從而影響了高度的精確計算。
本文針對上述不足,提出了使用帶有溫度補(bǔ)償和校準(zhǔn)系數(shù)的高靈敏度靜壓傳感器MS5534B作為無人機(jī)高度測量的傳感器件,同時考慮到無人機(jī)飛控處理器運(yùn)算能力不足的實際情況,提出一種分段擬合曲線的線性算法,以較高的精度實現(xiàn)了無人機(jī)的高度計算。
2.1MS5534B的特性
MS5534B是一種低電壓、低功耗、高精度的測壓力模塊,其中包含一個壓阻式壓力傳感器和一個15bit的ADC集成模塊,具有數(shù)字輸出功能,它可以提供16位的氣壓和溫度數(shù)字信息,壓力測量范圍10~1100mbar,分辨率為0.1mbar。另外,傳感器有六個軟件校準(zhǔn)系數(shù),壓力絕對精度為+/-1.5mbar,相對精度為+/-0.5mbar,并且不需再接其他外圍模塊,接口簡單,電路連接方便。該模塊尺寸很小,平面尺寸為9mmX9mm,厚度僅為3.7mm,可以在-40°C到+125°C環(huán)境中應(yīng)用。模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
2.2系統(tǒng)組成及接口連接
基于MS5534B的高度傳感器系統(tǒng)主要有兩部分組成:(1)MS5534B氣壓數(shù)據(jù)采集單元;(2)ARM7微處理器單元。MS5534B的主要功能就是把壓阻壓力傳感器測得的未經(jīng)補(bǔ)償?shù)臍鈮耗M電壓輸出量轉(zhuǎn)化為16位數(shù)字的絕對氣壓值D1,同時輸出16位的絕對溫度值D2。在飛控系統(tǒng)中采用了32位微處理器內(nèi)核的ARM7,由于其快速的運(yùn)算速度和豐富的外圍接口資源,所以將MS5534B直接通過標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口與其相連,簡化了電路設(shè)計,提高了實時性。
ARM7微處理器與氣壓傳感器間的通信通過標(biāo)準(zhǔn)SPI接口完成。DOUT、DIN分別是數(shù)字輸出、輸入引腳,SCLK為串行數(shù)據(jù)時鐘,MCLK為主頻32.768kHZ的系統(tǒng)時鐘,由微處理器提供。MS5534B數(shù)字輸出的參考電壓是3V供電電壓,外接的4.7uF鉭電容應(yīng)盡量靠近MS5534B,以保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時的供電穩(wěn)定和轉(zhuǎn)換精度。模塊實物和引腳分布圖如圖2所示。
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