Amphenol AUAV雙壓力傳感器系列：無(wú)人機(jī)應(yīng)用的精準(zhǔn)之選

在無(wú)人機(jī)（UAV）應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)傳感器的性能要求日益嚴(yán)苛，需要能夠在復(fù)雜環(huán)境下提供高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)。Amphenol All Sensors推出的AUAV系列雙壓力傳感器，正是為滿足這些需求而精心打造的產(chǎn)品。本文將深入介紹AUAV系列傳感器的特點(diǎn)、性能、接口及應(yīng)用等方面，為電子工程師在無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中提供有價(jià)值的參考。

文件下載：Amphenol All Sensors AAV雙氣速和高度傳感器.pdf

一、產(chǎn)品概述

AUAV系列傳感器專為滿足無(wú)人機(jī)在商業(yè)、國(guó)防、消費(fèi)和工業(yè)等多個(gè)市場(chǎng)的應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)，適用于各種類型的無(wú)人機(jī)，包括商用送貨無(wú)人機(jī)、高端戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)、業(yè)余四軸飛行器以及下一代自主航空系統(tǒng)等。該系列傳感器將高精度的差壓和絕壓測(cè)量與先進(jìn)的溫度補(bǔ)償和線性校正技術(shù)相結(jié)合，能夠在關(guān)鍵任務(wù)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)定的空速和高度測(cè)量。

電氣框圖

AAV框圖

二、產(chǎn)品特點(diǎn)與應(yīng)用

特點(diǎn)

1. 高精度測(cè)量：能夠同時(shí)精確測(cè)量空速、高度和溫度，為無(wú)人機(jī)飛行提供全面的數(shù)據(jù)支持。
2. 寬溫度范圍：可在 -40°C 至 85°C 的寬溫度范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。
3. 高分辨率輸出：采用 18 位高分辨率的 I2C 或 SPI 輸出接口，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
4. 緊湊輕便設(shè)計(jì)：重量小于 1.5 克（典型值），采用表面貼裝設(shè)計(jì)，兼容 SMT 自動(dòng)化組裝，有助于減輕無(wú)人機(jī)的重量和體積。
5. 可定制性強(qiáng)：可根據(jù) OEM 應(yīng)用需求進(jìn)行完全定制，滿足不同用戶的特殊要求。

應(yīng)用

廣泛應(yīng)用于航空航天系統(tǒng)、國(guó)防無(wú)人機(jī)、商用無(wú)人機(jī)和無(wú)人航空系統(tǒng)（UAS）等領(lǐng)域。

三、技術(shù)參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍

最大額定值與環(huán)境規(guī)格

性能特性

四、電氣接口

I2C/SPI 電氣參數(shù)

壓力與溫度輸出傳遞函數(shù)

• 壓力輸出傳遞函數(shù)示例
  • 差壓：$Differential Pressure = 1.25 timesleft(frac{P_{dig}-2^{23}}{2^{24}}right) times Cal Range$
  • 絕壓：$Absolute Pressure = 250 mbar + 1.25 timesleft(frac{P_{dig}-left(0.1 × 2^{24}right)}{2^{24}}right) × 1000 mbar$
  • 其中，$P_{dig}$ 是經(jīng)過(guò)擴(kuò)展補(bǔ)償校正后的傳感器 24 位輸出，CalRange 是校準(zhǔn)差壓范圍的 2 倍。
• 溫度輸出傳遞函數(shù)
  • $Temperature left(^{circ} Cright)=left(frac{ Tout _{dig } * 155}{2^{24}}right)-45$
  • 其中，Tout(dig) 是傳感器 24 位數(shù)字溫度輸出。

五、功能概述

AUAV 傳感器是一款數(shù)字傳感器，具有兩個(gè)獨(dú)立的信號(hào)路徑，每個(gè)路徑包括傳感元件、差分放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和支持 I2C 或 SPI 接口的 IO 塊。ADC 在測(cè)量周期內(nèi)對(duì)原始傳感器信號(hào)（P）、溫度參考（T）和零參考（Z）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，DSP 接收轉(zhuǎn)換后的壓力和溫度信息，并應(yīng)用多階傳遞函數(shù)對(duì)壓力輸出進(jìn)行補(bǔ)償，包括跨度、偏移、溫度對(duì)跨度和偏移的影響以及二階溫度對(duì)偏移的影響等。

傳感器支持五種測(cè)量命令，可返回單個(gè)壓力/溫度讀數(shù)或 2、4、8 或 16 次讀數(shù)的平均值。每個(gè)命令將傳感器從空閑狀態(tài)喚醒到活動(dòng)狀態(tài)，并啟動(dòng)測(cè)量周期。測(cè)量完成后，可使用數(shù)據(jù)讀取命令讀取結(jié)果，此時(shí) ADC 和 DSP 進(jìn)入空閑狀態(tài)，IO 塊返回 7 字節(jié)的狀態(tài)和測(cè)量數(shù)據(jù)。

六、接口概述

I2C 接口

傳感器自動(dòng)根據(jù)協(xié)議選擇 I2C 或 SPI 串行接口。若主機(jī)將 /SS 輸入設(shè)置為低電平（SPI 命令事務(wù)時(shí)），則 I/O 接口將配置為 SPI 通信，直到斷電；否則，一旦通過(guò) I2C 接口接收到有效的設(shè)備地址和命令，I/O 接口將配置為 I2C 通信，直到斷電。

I2C 接口使用標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)序列進(jìn)行通信，包括總線空閑（I）、起始條件（ST）、從機(jī)地址（An）、確認(rèn)（A 或 N）、數(shù)據(jù)有效（Dn）和停止條件（P）等。

SPI 接口

SPI 接口的位序列和總線信號(hào)如圖所示，詳細(xì)的時(shí)序數(shù)據(jù)可參考接口時(shí)序圖。

七、接口時(shí)序圖

I2C 時(shí)序圖

SPI 時(shí)序圖

八、數(shù)字接口命令格式

測(cè)量命令

數(shù)據(jù)讀取與狀態(tài)讀取

• 數(shù)據(jù)讀取：I2C 為 7 字節(jié)讀取傳輸，SPI 主機(jī)需發(fā)送 7 字節(jié)數(shù)據(jù)讀取命令并讀取數(shù)據(jù)。
• 狀態(tài)讀取：I2C 為 1 字節(jié)讀取傳輸，SPI 主機(jī)需發(fā)送狀態(tài)讀取命令字節(jié)并讀取 1 字節(jié)。

內(nèi)存讀取命令

用于從傳感器內(nèi)部存儲(chǔ)器中檢索擴(kuò)展補(bǔ)償系數(shù)，每個(gè)通道的內(nèi)存映射不同。通過(guò)內(nèi)存讀取請(qǐng)求和內(nèi)存數(shù)據(jù)讀取操作來(lái)獲取系數(shù)值。

九、初始化與擴(kuò)展補(bǔ)償

初始化說(shuō)明

為確保傳感器在所有工作條件下可靠運(yùn)行，建議進(jìn)行以下系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：

1. 對(duì)于 SPI 通信，上電后按特定信號(hào)序列操作以鎖定 SPI 接口。
2. 對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行單次讀取操作，發(fā)送 Start-Single 命令，延遲完成后讀取并丟棄結(jié)果。
3. 進(jìn)行 EEPROM 讀取以獲取擴(kuò)展補(bǔ)償系數(shù)，注意在高溫下的最大 EEPROM 讀取訪問(wèn)時(shí)間。

擴(kuò)展補(bǔ)償說(shuō)明

AUAV 系列傳感器內(nèi)部存儲(chǔ)器中包含擴(kuò)展補(bǔ)償系數(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可使用這些值對(duì)傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行額外的三階誤差校正調(diào)整和溫度補(bǔ)償，以提高壓力讀數(shù)的準(zhǔn)確性。具體實(shí)現(xiàn)步驟包括讀取系數(shù)、進(jìn)行線性校正和溫度補(bǔ)償?shù)取?/p>

十、封裝與訂購(gòu)信息

封裝圖紙與引腳布局

提供了詳細(xì)的封裝圖紙和引腳布局信息，方便工程師進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)。

產(chǎn)品標(biāo)識(shí)

產(chǎn)品標(biāo)識(shí)示例可幫助用戶準(zhǔn)確識(shí)別產(chǎn)品。

訂購(gòu)方式

通過(guò)特定的產(chǎn)品編號(hào)來(lái)訂購(gòu)所需的 AUAV 系列傳感器，例如 AUAV-L05D-M25125-RR-N 表示具有特定壓力范圍和封裝選項(xiàng)的傳感器。

十一、應(yīng)用建議

組裝建議

AUAV 設(shè)備為非密封型，應(yīng)按照 IPC/JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) J-STD-020 分類 MSL-4 進(jìn)行處理。SMT 組裝或其他高溫處理需在打開(kāi)工廠密封包裝后 72 小時(shí)內(nèi)完成，環(huán)境溫度 <30°C/60% RH。若超出此時(shí)間間隔，需在 125°C 下烘烤 24 小時(shí)。

評(píng)估套件

All Sensors 提供 AUAV 評(píng)估套件（EK-AUAV01），幫助設(shè)計(jì)工程師在開(kāi)發(fā)過(guò)程早期評(píng)估傳感器性能。

應(yīng)用筆記參考

可參考 AN-0019 空氣速度和高度計(jì)算應(yīng)用筆記，獲取更多相關(guān)信息。

綜上所述，Amphenol AUAV 系列雙壓力傳感器以其高精度、緊湊輕便、可定制等優(yōu)點(diǎn)，為無(wú)人機(jī)應(yīng)用提供了出色的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)時(shí)，可根據(jù)具體需求選擇合適的傳感器型號(hào)，并遵循相關(guān)的技術(shù)參數(shù)和應(yīng)用建議，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似傳感器的使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。