压力传感器调理芯片及其校准平台的使用方法

压力传感器评估软件主要用于对压力传感器做产品校准，其主要功能包括：通信和配置管理、数据采集和处理、校准参数自动计算及烧写入芯片并且可以进行校准后性能的测试。压力传感器评估软件在压力产品的开发、生产和维护过程中发挥着重要作用，有助于提高产品的质量和性能，降低生产成本和维护成本，为企业的可持续发展提供有力支持。

纳芯微压力传感器产品布局 

按照应用领域划分，纳芯微的压力传感器产品主要有三个方向，分别是工业级、车规级和消费级。工业级以NSA2860(X)为主；汽车级包括NSA9260(X)、NSC9262、NSC9264；消费级以NSA2200、NSA2300、NSA2302为主(也可以用于工业)。不同的芯片采用不同的封装，按照前端传感器输入可分为阻式输入和容式输入，分别对应A型和C型产品。本文主要对阻式产品进行演示。

按照输出划分，纳芯微压力传感器产品可分为0～5V、0～10V和4～20mA三大类。基于这三种输出，纳芯微制作了三种不同的DUT板供客户进行产品评估。

纳芯微压力传感器分类

0～5V输出产品外围电路比较简单，如NSA9260(X)；0～10V输出产品和4～20mA输出产品则需要借助2个三极管来实现电流变送，如NSA2860(X)。这些产品的具体原理图如下。

0～5V输出产品原理

0～10V输出产品原理

4～20mA输出产品原理

 

单EVM板和CAL 32批量板及其操作 

评估板分为单板和32通道批量板，单EVM板包含USB转485转接口、EVM评估板、24V稳压电源，以及不同输出形式的DUT测试板；32通道批量板包含USB转485转接口、EVM评估板，24V稳压电源。

单EVM板

32通道批量板

操作单板和32通道批量板之前，用户应提前安装软件，包括单板程序和批量程序以及串口驱动。安装过程中，需要注意不要将安装路径放在系统盘（C盘）。

接下来就是操作步骤详解：

首先安装单板软件，双击打开安装文件，之后点击setup。在弹出界面上点击下一步；将安装路径改成D盘，点击下一步等待安装即可。完成安装后，可以查看一下软件界面。批量板也按照相同的方法操作。

程序安装完成后，需要安装CH341驱动。完成驱动安装后，插上USB转485转接口，在电脑的设备管理器中可看到相应的COM口，即表示安装完成。完成安装后，需要将USB Hub口插到电脑上,然后打开设备管理器，可以看到COM6，即对应的USB转485端口，表明安装成功。

安装软件

完成软件安装后，需要将485转接口连接在EVM板上，并将转接口的A+和B-分别通过杜邦线引出。然后连接EVM板的电源，就可以使用单板来评估不同输出类型的产品。

连接硬件

在EVM单板上，为不同输出预留了三种接口，分别是4～20mA、0～5V以及0～10V。

EVM单板

对于批量板，其不同输出需要通过调整板子背部的焊接来实现。根据产品的不同输出类型，在板子背部焊接相应的电阻即可。

批量板不同输出的调整

 

用单板评估0～5V产品 

接下来，将以单板评估0～5V产品为例，来介绍一下单板的硬件连接。

首先用2根杜邦线制作一根USB转485连接线。将A+和B-引出，制作USB连接线。然后将24V供电线插在板子左上角，可以看到板上几个LED灯点亮。

单板硬件连接

然后将USB转485转接线连接到右上角A+正口，再将B-连接到负口。然后使用一个电桥来模拟输入的压力，它有5个档位输入不同的比例电压。将电桥连接到Dot输入端，并使用3根杜邦线连接产品。

以0～5V产品演示为例，只需要用到其3个引脚：VCC、GND和OUT。使用板上中间的接口进行连接，并将USB线插到电脑上，连接就完成了。

连接完成

完成硬件连接后，可以在安装路径下找到软件，也可以在开始菜单打开它，双击exe文件即可打开。打开后在设备管理器中选择COM6，然后选择OWI（单线串行接口）通信模式。

另外，再以0～5V输出的NSA9260(X)的演示为例。首先选择0～5V输出模式，然后关闭，串口灯亮起，说明串口通信正常。点击右上角的Version，进行通信检查，可以读取MCU及软件版本，点击确认，证明通信正常。读取ID通信正常后，还可以重新烧录ID。完成烧录后，可以看到ID变成了4号。ID配置数据会保存在data config File的4号文件夹中，它会保存整个校准过程中的所有数据。

接下来，以选择NSA9260(X)演示为例，进行芯片寄存器配置。它是预先配置好的模板，这里主要调整的是影响采集原始值的增益。输出模式使用外部反馈，DAC参照5V，为0～5V绝对输出，使用内部温度传感器进行校准，增益必须选择4X。

之后是钳位设置，先不设置高钳位，仍为100%；低钳位设置为0。然后使用3P1T校准方式，用拟合方法进行校准，选取3个输出压力点：0.5V、2.5V和4.5V进行校正，温度使用25℃常温，点击save和load，选择配置的模板，点击初始化芯片，就可以对芯片寄存器进行操作。完成初始化配置之后，点击cal DAC，进行DAC模块校准。

完成DAC校准后，需要对原始数据进行采集。首先采集第一个目标压力点对应值，将电桥打在P=0的第1个位置，点击采集。可以看到，上面一行显示的是规一化后的数据，下面显示的是目前采集到的温度值。然后将第二个档位打在电桥的中间档，点击采集，可以看到采集到的归一化值变成0.22，温度值不变。最后将跳帽打在最后一个档位，采集最高压力点，可以看到变成了0.453。采集完数据后，就可以进行校准，点击CAL sensor，此时上位机就会计算出校准系数，且进行写入。这时就完成了产品校准。点击复测可以进行电压检测。

因为此时跳帽打在了最高档，即tagged 3的电压值为4.5V。如果将它更改到第四个档位，就变成了3.5V；然后再更改到第二个中间档位，就是2.5V；再打到第二个档位就是1.5V；最开始的零档位就是0.5V，其输出和电桥成比例，此时就完成了校准。

原始数据采集

接下来使用最左边的端口对4～20mA产品NSA2860(X)进行测试。插上电桥，将Loop正分别接到产品上。重新读取ID，并进行配置。这时需要将OUT输出模式改成4～20mA。点击Read ID，可以通过电流方式读到NSA2860(X)，后续操作与0～5V产品相同。

如需操作0～10V产品NSA2860(X)，用户需要将VCC、OUT、GND连接到板上第三个端口，同样将电桥与输入连接，之后在单板中读取ID操作，并更改输出模式。改为0～10V后读取ID，可以看到通信正常。后续的校准操作与0～5V的产品相同。

 

结语  

本文详细介绍了压力传感器调理芯片及其校准平台的使用，包括不同类型产品的特点、软硬件评估平台的搭建、芯片评估板的制作与连接、软件安装与配置、软件操作流程以及不同产品校准的具体步骤。

 

审核编辑：刘清