通用传感器调理变送芯片- NSA2860 的校准流程

日期2023-04-21
一、软件界面说明

红色框:(从左至右)

COM:485 串口通讯配置按钮。

配置芯片:为芯片提供基础参数配置。

数据分析:用于显示校准原始数据和校准系数 。

量程比修改:芯片支持大量程比修改。

出厂调零:芯片支持出厂调零。

校准电流表:用于板上电流表校准。

校准电压表(0~10V):用于板上电压表校准。

寄存器表:用于读取芯片寄存器配置。

复测数字输出:点击该按钮,可采集数字输出数据。

版本信息:用于显示当前软件版本号和 MCU 版本号。

读 ID:用于读取当前芯片 ID 号,并显示在左侧的 ID 显示框中。

烧写 ID:用于给每个芯片烧写 ID 编号,编号采用自动加 1 的方式递增。

配置文件下拉框:在初始化芯片前,需手动选择配置芯片中命名的配置文件名称 。

初始化芯片:将配置芯片中的参数烧写入芯片,芯片掉电后数据不会丢失。

DAC 校准:用于芯片内部 DAC 校准。

校准:调用采集的原始数据计算出相应系数,并烧写入芯片,芯片掉电后数据不会丢失。

复测:用于测试校准后输出,输出数据将显示在复测按钮下面的显示框中。
【注:1、点击复测按钮后将进入输出采集模式,此时按钮上的“复测”字样将切换成 “停止”;点击该停止按钮后将退出采集模式。 2、软件上所有其他操作均建立在退出输出采集模式前提下实现。】

EE 锁定:用于芯片内部 EEPROM 加锁,防止数据被篡改。

EE 解锁:用于芯片内部 EEPROM 解锁,解锁后可重新校准修改数据。

禁止 OWI:用于禁用单线通讯功能。禁止 OWI 后将无法再建立通讯进行校准,请谨慎操作。

绿色框:用于显示各操作进度。

紫色框:框内黑色按钮为原始数据采集按钮,单击黑色按钮后,每个按钮的上方显示框中会显示两行数据(上面一行为压力原始数据,下面一行为温度数据),采集结束后黑色按钮将会亮起。
如下图所示:
【注:1、当再次点击已亮起的按钮时,该按钮将恢复黑色,同时之前采集的数据会被 清除。2、横轴代表不同的温度点,纵轴代表不同压力点对应的输出目标值。】

  

二、校准流程说明

以 0~5V 电压输出为例:1T3P 模式、内部温度传感器校准、板上电压表校准;

常温下采集零点、中间点、满度 3 个压力点,对应输出电压值为 0.5,2.5,4.5。硬件连接如下图:



请按照如下顺序操作:

2.1 COM

软件运行后,自动弹出系统配置 COM 界面:(本例中 COM 配置如下图)

说明:

VISA 资源名称:选择 USB 转 485 串口所在的 COM 口;

通讯方式:共 OWI,IIC,SPI 三种通讯方式; (除数字输出以外,均选择 OWI通讯方式)

输出方式:共 0~5V,0~10V,4~20mA,IIC,SPI,高压 0~5V 六种输出方式;

配置完成后,直接点击右上角 X 关闭 COM 界面,回到主界面。

若 COM 口中的配置正确,主界面上的串口指示灯会常亮,如上图红框所示;如果COM口配置不正确或者校准过程中 COM 口出错,此灯均会灭掉。

2.2 读 ID、写 ID

点击“读 ID”按钮,此时能听到校准板上继电器响声,若建立通讯成功,则下图 ID 显示框会显示当前芯片 ID(当前芯片 ID 为 7),且下图中红色提示框会显示通讯正常,并显示当前芯片所在的系列。

若通讯失败,会闪烁报警,此时需要检查系统连接;

如需要对产品烧写其他 ID 号,可点击烧写 ID,软件会根据当前软件安装目录中保存的ID 数据,自动加 1 后烧写到当前芯片中。

2.3 配置芯片

点击工具栏配置芯片按钮,弹出配置芯片窗口:(本例中相关配置如下图所示)

说明:

1、寄存器设置:此栏包括对芯片的部分寄存器配置(不同芯片系列,此界面出现的配置会有所差别),各个寄存器具体含义如下:

JEFT_LVL: JFET Regulator 输出,共有 5V、3.3V 两个挡位可选。

VREF_LVL:参考电压输出,可为传感器提供恒压源供电,共有 2.5V、4V 两个挡位可选。

IEXC1:第一路恒流源,最大提供 750uA 电流。

IEXC2:第二路恒流源,最大提供 700uA 电流,可与 IEXC1 并联使用。

INPUT_SWAP:输入差分信号反向开关。

GAIN_P:压力通道运放放大倍数。

ODR_P:压力通道数据输出率,选择的 ODR_P 越小,采集的 AD Raw 值越稳定;客户可以根据变送器使用的环境选择是否打开陷波滤波器功能。

SYS_CHOP_EN:系统斩波器使能。使用该模式,等效到输入的零点漂移可以非常小,并且提高芯片对RFI/EMI 的抑制能力。

DAC_REF:芯片内部 DAC 参考电压(5V&3.3V&1.25V 均为绝对输出;VDD ratiometric 为比例输出)。

OUT_mode:包括 7 种输出方式:1、voltage mode with external feedback(外部反馈电压输出);2、voltage mode with internal feedback(内部反馈电压输出);

                                                        3、current loop(电流输出);4、PDM;5、PWM;6、SENT;7、DAC_disable

EXT_TEMP:温度传感器选择(内部&外部:内部温度传感器在出厂时已校准)

GAIN_T:压力通道运放放大倍数(选择内部温度传感器时,GAIN_T=4 可读取当前所处环境温度值)。

ODR_T:温度通道数据输出率,选择的 ODR_T 越小,采集的 AD Raw 值越稳定;同时可以根据需要选择是否打开陷波滤波器功能。

Burnout_current:该配置使能后可以施加诊断电流。

fault_on:该配置使能后可以打开诊断功能。

fault_lvl:选择诊断异常触发后输出高电平或低电平。

低钳位(%):输出最低电压与 DAC 参考电压的百分比;若不设置钳位则输入 0;

高钳位(%):输出最高电压与 DAC 参考电压的百分比;若不设置钳位则输入 100;

2、校准设置栏:

校准模式:芯片支持多种校准模式;由于芯片最多支持二阶温度系数校准和三阶非

线性校准,所以最多可采集三个温度点,每个温度点下采集四个压力数据;同时芯片还支持分段校准,即在各温度区间内进行一阶温度系数补偿。

拟合误差:输入允许的误差;注意此误差只能代表拟合算法的误差,不能代表最后电压或电流输出值的误差;该值不可为 0。

校准算法选择:支持拟合&解方程两种算法校准。

目标值:填写在各个压力点下,对应的模拟电流 or 电压输出值;

温度:根据实际需要填写采集的温度点。

注:当选择解方程算法校准时,目标值和温度值必须从小到大填写。

3、右侧红色框内:

配置模板:将当前的各个配置,保存到配置文件中,文件名可任意修改;

保存:将当前各个配置保存到上一步配置模板的文件中;

加载:加载当前配置模板名称所对应文件的各个配置;

删除:删除当前配置模板名称所对应的配置文件;

配置完所有配置后点击保存后关闭该界面,回到主界面。

2.4 初始化芯片


Step1、在红色框内选择配置模板,选择上一步操作保存的配置文件名称“NSA2860”;

Step2、点击“初始化芯片”按钮,将配置写入芯片所对应的寄存器中;写入完成后,会自动烧写EEPROM,即使后续测试过程中掉电也无需重新初始化,读ID后即可继续测试。

初始化完成后,上图中蓝色框会显示:“初始化完成!可校准 DAC!”

若初始化中通讯失败,则会闪烁报警。

2.5 DAC 校准


初始化完成后,点击上图红框中 DAC 校准按钮;

0~5V 或 0~10V 输出模式,点击该按钮后无弹窗,DAC 会自动校准。

DAC 校准完成后,若校准正确系数无溢出,则下图红框显示“DAC 校准完成!可以采集原始数据!”

2.6 采集原始数据

Step1.改变压力环境到零点压力,点击目标值 1 对应的黑色按钮。

Step2.改变压力环境为中间压力,点击目标值 2 对应的黑色按钮。

Step3.改变压力环境为满度压力,点击目标值 3 对应的黑色按钮。

每个原始数据采集完成后,对应的黑色按钮都会被点亮,且在各个采集按钮的上方有两排数据:上排数据显示压力通道原始数据归一化值,下排数据在内部温度传感器模式时,显示实际温度值;在外部温度传感器模式时,显示温度通道原始数据归一化值,如下图:

 
2.7 计算校准系数


点击上图蓝色框中“校准”按钮,将弹出红色框中确认界面:若仍有数据未采集,请点击取消按钮,进入采集界面继续采集;若所有数据采集完成,点击确定即可,软件根据当前采集的原始数据,

计算各个校准系数;若校准成功,会将各个校准系数写入芯片并烧写EEPROM;烧写完成后会自动复位,读取烧写值是否与写入值保持一致;并在显示框中提示“校准完成,可进行复测!”。
如下图红框中所示:

若校准不成功,会闪烁提示校准错误。

2.8 EE 锁定、EE 解锁

芯片只有在通讯状态下才能执行锁定及解锁功能;若处于复测状态,先停止复测,点击读 ID 按钮进入通讯后再点击 EE 锁定或解锁功能; 

2.9 禁止 OWI

芯片只有在通讯状态下才能禁止 OWI,若处于复测状态,先停止复测,点击读 ID 按钮进入通讯后再点击禁止 OWI 功能。

注:禁止 OWI 后将导致无法调试芯片,请谨慎操作。

三、Reference

[1] NSA2860单颗校准系统使用说明V1.3


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作者:Naib Zhou / 周甜甜

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