RAK12011 WisBlock Sensor Датчик давления и температуры LPS33WH влагостойкий

RAK12011 c цифровым датчиком барометрического давления входит в серию продуктов модульного конструирования WisBlock, ориентированную на создание систем сверхкомпактного электронного оборудования. На плату со стандартным для WisBlock 24-канальным разъёмом встроен ультранизкопотребляемый, ультракомпактный, пьезо-резистивный микроэлектромеханический (MEMS) датчик абсолютного давления ST LPS33WH, оснащённый последовательным интерфейсом I2C. От датчика LPS22HB (RAK1902) с эквивалентными характеристиками измерения отличается едва заметными, на 1мм увеличенными размерами, и стойкостью к высокой влажности в окружении.

RAK12011 измеряет давление в диапазоне от 195 до 945 мм рт.ст., включая температуру окружающего воздуха от -40°C до +85°C. Чувствительный мембранный элемент сенсора произведён с применением проприетарных технологий STMicroelectronics. Точность измерений давления составляет ±0.1 гПа, погрешность в определении температуры не превышает ±1.5°C. Во внутренней архитектуре датчика содержится 32-уровневый буфер, предназначенный для хранения и обработки собранных данных. Буфер в LPS33WH может работать в 7 переключаемых режимах сортировки данных. Сам же датчик способен функционировать в нормальном и энергосберегающем режимах, выдавать информацию о давлении и температуре с настраиваемой скоростью до 75 замеров в секунду. LPS33HB может генерировать сигнал прерывания для процессорного модуля WisBlock Core, основанный на возникновении событий для выбранных настроек буфера и их пороговых значений.

Совмещённый с вычислительным блоком WisCore с помощью базовой платы WisBase, представляет готовую к использованию систему сбора информации об атмосферном давлении в окружающей среде с нормальной или высокой влажностью. Полученная с датчика информация может быть передана по беспроводным соединениям LoRaWAN, LoRa точка-точка, и Bluetooth BLE. Другие присоединённые к RAK12011 датчики или сенсоры системы WisBlock, наподобие вибрации или освещения, позволяют проектировать и изготавливать индивидуальные IoT-решения, начиная от простых погодных метеостанций.

Во время измерений с частотой 1Гц в режиме энергосбережения, модуль RAK12011 потребляет в среднем не более 3 мкА электроэнергии. Благодаря столь низким показателям, рекомендован как идеальное, энергоэффективное решение для создания компактных автономных приложений, работающих на маломощных батареях/аккумуляторах. В добавок, система WisBlock владеет управлением электропитания датчиков и сенсоров, отключая или включая их в работу в нужное время для того, чтобы ещё больше сэкономить ресурсы источника питания.

Технические характеристики

• Модель: RAK12011_VA
• Питание: 3.3 В
• Поддерживаемое напряжение: 1.71 ~ 3.6 В
• Чувcтвительный элемент: ST LPS33WH влагостойкий MEMS датчик
• Энергопотребление в режимах
  
  • отключенное питание: 1 мкА
  • нормальный малошумящий, частота 1 Гц: 12 мкА
  • энергосбережение, частота 1 Гц: 3 мкА
• Диапазон измерения
  • абсолютного давления: 260 - 1260 гПа (195 - 945 мм рт.ст.)
  • температуры окружения: -40°С ~ +85°С
• Частота обновления данных, Гц: 1, 10, 25, 50, 75
• Буфер данных FIFO: 32-уровневый, 40-битный
• Разрядность выводимых данных АЦП
  
  • давление: 24 бит
  • температура: 16 бит
• Встроенная температуная компенсация
• Генератор прерываний: готовность данных, флаги FIFO, пороговые значения давления
• Интерфейс: I2C, GPIO
• Аппаратный адрес: 7-разрядный, 0х5Dh
• Температура эксплуатации: -40°С ~ +85°С
• Размеры: 10 х 10 мм

Назначение выводов RAK12011 WisBlock Датчик давления влагостойкий LPS33WH

В многоканальном 24-контактном разъёме на плате датчика WisBlock задействованы выводы питания VDD и GND, а также линии последовательного интерфейса I2C (I2C1_SDA - данные, I2C_SCL - сигнал синхронизации данных). LPS33WH имеет вывод генерируемого прерывания INT, пороговые значения и назначаемые события срабатывания которому могуть быть запрограммированы. Например в режиме FIFO, система прерываний позволяет уведомить контроллер о достижении количественного порога данных измерений, накапливаемых в памяти датчика. После чего сбор данных будет автоматически приостановлен до их считывания приложением.

Остальные выводы не имеют внутренних соединений.

Образец монтажа

Модуль RAK12011 WisBlock DC Current Sensor разработан для установки в 24-контактный слот WisBlock Sensor Slot, имеющийся в распоряжении любой базовой платы. Дополнительно для работы с датчиком потребуется вычислительный блок с интегрированным программируемым контроллером WisBlock Core. На изображении показан способ крепления RAK12011 к свободному слоту на верхней стороне RAK5005-O. Датчик может быть установлен в любой из четырех имеющихся слотов (A, B, C или D).

На лицевой стороне RAK12011 и прочих модулей WisBlock присутствует шелкографическая метка, указывающая на область приложения механического усилия для безопасного извлечения модуля из разъёма. Эта метка находится рядом с коннектором.

Эксплуатация во влажной среде

Непосредственное подключение температурного датчика RAK12011 к 24-контактному разъёму Wis Sensor Slot базовой платы WisBase не во всех случаях может оказаться эффективным с точки зрения конструирования конечной модели. При ином расположении основных компонентов WisBlock-приложения, модуль цифрового барометра может быть присоединён к базовой плате с помощью 120-миллиметрового плоского гибкого печатного шлейфа RAK19005.

Рядом с влагостойким корпусом датчика LPS33WH, на плате RAK12011 расположено несколько простых электронных компонентов, склонных к быстрому повреждению в экстремальных условиях эксплуатации. По этой причине, после финальной сборки WisBlock-устройства с вынесением датчика, на обе поверности платы модуля рекомендуется нанесение достаточного слоя влагостойкого эпоксида (кроме непосредственной области размещения датчика).

Электрическая принципиальная схема модуля WisBlock RAK12011 LPS33WH

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Спецификация водостойкого датчика барометрического давления TI LPS33WH (англ., PDF)
2. Характеристики коннекторов FBB (.PNG)

Полезные ссылки

1. Краткое руководство пользователя RAK12011
2. Пример программирования датчика температуры и давления RAK12011 WisBlock
3. Репозиторий исходного кода WisBlock на сайте GitHub
4. Краткое руководство пользователя системы WisBlock
5. Руководство по дизайну индивидуальных сенсорных модулей