MS5805-02BA01气压传感器在航模技术实现悬停

大家好，我是【广州工控传感★科技】MS5805-02BA01传感器事业部，张工。

MS5805-02BA01传感器已针对高度计和气压表进行优化。 该传感器模块包含一个高线性压力传感器和一个带有内部工厂校准系数的超低功率24位ADC。它可提供精确的24位数字压力和温度值及不同的操作模式，使用户能够优化转换速度和电流消耗。高分辨率温度输出使您不需额外的传感器即可实现高度计/温度计的功能。MS5805-02BA几乎可以连接任何微控制器。通信协议简单，无需对设备中的内部寄存器进行编程。所采用的传感原理可产生极低的磁滞并确保压力和温度信号的高稳定性。

 

特点

 

• 高分辨率模块，20 cm
• 快速转换速率降至 0.5 ms
• 低功率，0.6 A（25℃ 时待机功率 < 0.15 A）
• 集成式数字压力传感器（24 位 ΔΣ ADC）
• 电源电压：1.8 至 3.6 V
• 工作量程：300 至 1200 mbar，-40 至 +85°C
• 扩展压力量程：10 至 2000 mbar
• I2C 接口
• 无外部元件（内部振荡器）
• 优异的长期稳定性
• 密封设计，适用于 2.5 x 1 mm O 型环

 

那MS5805-02BA01气压传感器应用在航模中当作气压高度计的悬停是怎么实现的呢？气流会不会干扰气压大小呢？

可以肯定的是气流肯定是会影响气压，进而悬停的高度会上下波动，具体怎么实现高度的悬停，首先气压计是必须的，但是光用气压计不行，虽然一般标称精度20cm左右，实际用的时候，数据还是惨不忍睹的，所以需要多传感器融合，估计高度；

怎么估计高度呢？方法有很多，有用卡尔曼滤波的，这个在状态估计中用的是最多的，不过一般要先建模，相对麻烦些，最简单的思路是，用z轴的加速度数据进行二次积分，这样就得到高度方向的加速度、速度、高度信息了，然后会用气压计的数据进行补偿，也就是说，其实加速度计是主要的传感器，想要了解具体的代码，可以看下开源的pixhawk飞控，高度估计就是这个思路。得到估计后的信息后，下一步就是控制了，首先，高度控制时，油门不是直接控的电机转速，而是高度方向的速度，也就是爬升和下降率，一般串级PID控制，会分2-3个环路，分别对加速度、速度、高度进行控制。

 

每上升9m,大气压降低100Pa，比较常见的MS5805-02BA气压传感器可以做到20厘米的精度。旋翼无人机中应用较多的是气压计和加速度计（惯导）融合方案，融合方式有互补滤波也有KF。

下面这张图是在飞行试验中MS5805-02BA01压力传感器气压计测得气压并转换成海拔高度的原始数据，可以看出静止或悬停时（数据前段），传感器存在（大约±20cm）噪声，但基本可以接受。后段是在做定高平飞时候测得的高度，由于受运动状态下气压变化的影响，气压传感器的测量值波动很大。

 

为了改善高度测量的准确度，引入加速度计在Z轴方向上的测量值，与气压计一起做KF，然后得到下图蓝线所示的融合值。运动状态下大概是±50cm的范围，和现在商品飞控的标称一致。

 

下面两张也是对比。

 

目前在MS5805-02BA01气压计传感器的处理上，只是简单的包裹了一层海绵。实际飞行中，10m/s以下的水平速度下定高飞行效果还是不错的，但当打满杆飞行的时候，还是会有明显的掉高（目测最高2m）。

 

定高一般通过气压高度还有加速度计同时作用，

起飞前需要气压校准，理论情况下并且飞控传感器设计合理且无温度湿度漂时可以稳定定高，但实际上以上几个误差都是存在的。

1，低成本对气压计内部噪声会有影响。

2，气压计测量的是静压，外部气流变化不会影响到静压，但实际上速度还是会干扰到静压。

3，温度湿度变化也会影响到气压度数，没修正也麻烦。

气压计测量的是大气静压，那么气压计机舱就必须和外部保持联通，还要保持空气的稳定性，但是如果联通做的不好（没有和气流方向保持垂直等因素，和外形设计关系很大），很有可能在飞行过程中气体被过量『抽出』了，在设计的很好看的一体机上会非常明显。测得压强会低于静压，造成高度估计值偏高。这时候使用气压计估计的高度即使你滤波做的再好，因为气压测量系统误差也可能给你掉十几米的高度。