e2studio开发LPS28DFW气压计(2)----水压检测

少年山神的悠闲生活 2024-08-12 阅读:6675 评论:0

来源：嵌入式单片机MCU开发

概述

本文将介绍如何使用 LPS28DFW 传感器来读取的压强数据，来估算水下深度，可以利用液体静压的原理。

水压计算

对于水平地面的固体对地面产生的压强，由于压力大小等于重力，计算固体压力时一般都会先计算压力后计算压强，所以 F=G 在固体中经常用到，但同时我们又要明确知道压力与重力的不同。对于液体计算公式的由来，同一深度朝各个方向都有压强且相等；密度相同时，深度越深压强越大；深度相同

时，密度越大压强越大。这只是定性的关系，对于定量关系则是建立了一个规则形状的液柱，设想

液柱下方平面的压强就是该位置的液体压强大小。如下图所示，液柱对平面的压力等于液柱所受

的重力，借助于公式的变形 F=G=mg=ρVg=ρgSh ，从而推出 P=F/S=ρgh 。由于液体同一深度朝各个方向都有压强且相等，所以这个公式就可以普遍计算同一深度其他位置的液体压强大小。

其中：

● P 是液体的压力（即气压计测得的压力值），

● ρ 是液体的密度（通常在20°C下水密度为1000 kg/m³）

● g 是重力加速度（通常取9.8 m/s²），

● h 是液体的深度。

设置速率和分辨率

对于 LPS28DFW 气压传感器，CTRL_REG1（10h）和 CTRL_REG2（11h）的主要设置如下：

CTRL_REG1（10h）

● ODR[3:0]：输出数据速率选择。默认值：0000。具体的配置值见数据表 19。

● AVG[2:0]：平均值选择。默认值：000。具体的配置值见数据表 20。

CTRL_REG2（11h）

● BOOT：重新启动内存内容。默认值：0（0：正常模式；1：重新启动内存内容）。

● FS_MODE：全量程选择。默认值：0（0：模式1，全量程高达1260 hPa；1：模式2，全量程高达4060 hPa）。

● LFPF_CFG：低通滤波器配置。默认值：0（0：ODR/4；1：ODR/9）。

● EN_LPFP：启用压力数据上的低通滤波器。默认值：0（0：禁用；1：启用）。

● BDU：块数据更新。默认值：0（0：连续更新；1：直到读取了 MSB 和 LSB 之前，输出寄存器不更新）。

● SWRESET：软件复位。默认值：0（0：正常模式；1：软件复位）。复位完成时位自动清零。

● ONESHOT：启用一次性模式。默认值：0（0：空闲模式；1：获取新的数据集）。

设置输出数据速率 (md.odr = LPS28DFW_1Hz)：将输出数据速率设置为每秒 1 次（1Hz）。较低的数据速率通常可以减少噪声，从而提高测量的准确性。

设置平均值 (md.avg = LPS28DFW_512_AVG)：选择 512 次平均。这意味着传感器将获取 512 个样本并计算它们的平均值作为最终输出。平均更多的样本可以显著减少随机噪声，从而提高数据的稳定性和准确性。

设置低通滤波器 (md.lpf = LPS28DFW_LPF_ODR_DIV_9)：低通滤波器设置为 ODR/9，这将进一步平滑输出数据，消除高频噪声。

设置全量程 (md.fs = LPS28DFW_1260hPa)：选择全量程为 1260hPa。这种较低的全量程可能更适合于测量较小的压力变化，进一步提高测量精度。

应用这些设置 (lps28dfw_mode_set(&dev_ctx, &md))：最后，这些配置通过 lps28dfw_mode_set 函数应用于传感器。

这样的设置组合有助于提高 LPS28DFW 传感器的精度，特别是通过降低噪声和增加测量稳定性。这些设置对于需要高精度测量的应用场景特别有用。

/* Set Output Data Rate */ md.odr = LPS28DFW_1Hz; md.avg = LPS28DFW_512_AVG; md.lpf = LPS28DFW_LPF_ODR_DIV_9; md.fs = LPS28DFW_1260hPa; lps28dfw_mode_set(&dev_ctx, &md);

轮询读取数据

水下每增加一定深度，水的压力就会增加。这个增加的压力与水的深度成正比。公式中减去的气压值是为了将传感器读数调整为相对于大气压的压力。这是因为传感器测得的是绝对压力，包括了大气压在内。

公式中的密度和重力加速度用的是标准单位（千克每立方米和米每平方秒），而压强用的是百帕。因此，计算出的水深是以米为单位的。最后，为了将结果以更易读的形式（厘米）展示，乘以了 100*100。

while(1) { /* Read output only if new values are available */ lps28dfw_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources); if ( all_sources.drdy_pres | all_sources.drdy_temp ) { lps28dfw_data_get(&dev_ctx, &md, &data); if(i==0) { open_h =data.pressure.hpa; printf("first pressure:%6.2fhPa,temperature:%6.2frn",open_h,data.heat.deg_c); i++; } else { float h; h=(data.pressure.hpa-open_h)/(1000*9.8);//水深=压强/(水密度*重力加速度) //1百帕 (hPa)= 100 Pa = 1 mbar1千帕 (kPa)= 1000 Pa = 10 hPa printf("pressure:%6.2fhPa,h:%6.2f cm,temperature:%6.2frn",data.pressure.hpa,h*100*100,data.heat.deg_c); } } }