【经验】差压传感器SM7391在呼吸机产品中如何调试?
在呼吸机产品中可以利用SMI推出的±500pa的差压传感器SM7391来实现流量测量。呼吸机产品中,是利用一个流量模组来实现气流经过管内膜片时,由于膜片的流通截面比管道截面小,气流形成局部收缩,会在膜片前后形成2000pa压力差,SM7391来检测压力差的变化量。
图1:SM7391在呼吸机产品的机会
在设计时候,流量模组的阻尼系数会影响到差压传感器的精度,而SM7391是基于MEMS的硅片设计原理,同时SM7391自带有-5℃至65℃温度补偿功能,会适应于市场上大部分流量模组。而SM7391是支持模拟、I2C输出,SM7391调试过程与其他品牌的并不是通用,下面分享关于SM7391的调试心得。
一、在硬件电路上,SM7391要求13引脚必须接到GND,以保证零度漂移精度。SM7391的AODO引脚是模拟输出,SCL/SDA引脚是I2C输出。
图2:SM7391的硬件电路图
二、SM7391是支持标准的I2C通信,默认I2C的地址为0x36。在SM7391内部分别使用2个字节来储存压力、温度和状态数据,其中0x2E储存是温度值,0x30储存是压力值,0x32储存是状态寄存器。特别注意的是只有先读取0x30后,才能再读取0x32。
三、SM7391支持三种不同的滤波器,当滤波器设置为11、12、13时候,截止Fc=10hz,当滤波器设置为21、22、23时候,截止Fc=20hz,当滤波器设置为51、52、53时候,截止Fc=50hz,依次设置SM7391内部的滤波器值,来达到相应频率与采用精度完全符合呼吸机项目需求。
四、在读取结果时候,SM7391输出格式为低字节在前,高字节在后。读取结果后,MCU中计算压力值P=256*byte2+byte1。同样方式,温度值也会被计算出来。
五、如果I2C输出精度无法满足呼吸机产品要求,可以直接采用模拟输出方式,在MCU中通过算法对SM7391的模拟电压进行二次标定,以提高SM9391的测量精度。假如VCC=3V,标定压力范围为-5mba至5mbar,对应SM7391要求输出幅值为10%*VCC至90%*VCC,那么二次标定过程如下:
通过上述标定,实际输出曲线如下图
图3: SM7391的二次标定曲线
从SM7391的二次标定曲线中看出,标定后非线性度误差完全可以保证在0.1%FS之内,甚至会更高。
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