電子工作

高精度気圧センサモジュール(DPS310)開封してみた。

今回はただの開封記事です。開封して基板を見ながら仕様についてまとめました。

Arduinoに接続して実際に気圧取得までする記事は近日中に書きます。

DPS310とは

概要

 DPS310は、infineon社が開発した小型な高精度気圧センサーです。300~1200hPaの圧力範囲を±0.002hPaの精度で測定することが可能であり、最大で±2cm以内の高度変化を捉えることが出来ます。

また、Arduinoのライブラリも存在するため、簡単に気圧を測って遊ぶにはもってこいなモジュールとなっています。

仕様

  • 仕様
  • 動作電圧 3.3V/5V
  • 圧力範囲 300~1200hPa
  • 温度範囲 -40℃~+85℃
  • 圧力精度 ±0.002hPa(±0.02m)
  • 絶対圧力精度 ±1hPa(±8m)
  • 相対圧力精度 ±0.06hPa(±0.5m)
  • 圧力分解能 0.06Pa
  • インターフェースはI2CまたはSPI

開封

今回購入したのは、DPS310 Pressure Shield2Go という基板です。

製品のクイックガイドは下記リンクのPDFを参照します。

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-DPS310-Pressure-Shield2Go-GS-v01_03-EN.pdf?fileId=5546d46264a8de7e0164cc3275f03116

早速センサが届きました。「死」というテープが貼ってある理由は後述です。

内容物

小さい箱に入っていたのは、センサモジュールが実装された基板と、スルーホールに挿すだけで実装可能なピンヘッダです。(まぁハンダ付けしちゃうんですけどね…)

基板側のピンが膨らんだ形状をしているのが分かりますね。

センサの外観

中央のジャンパ抵抗の位置を変更することで、I2CとSPI(4線式)のインターフェイス切り替えの設定ができるようになっているようです。

また、センサが実装されている頭の部分と、下側の基板は切り離しが可能になっています。

頭の部分だけで使用する場合、最小構成でSPIで通信が可能です。センサ部品を単体で使用する場合と同じ構成での実験が可能です。単に部品にゲタを履かせた状態です。

SPIやI2Cを利用する場合は下側の基板が必要となります。

CanSat競技など、重さが気になる場合は折り取って使うのが良さそうです。

気づいてしまった

付属したピンヘッダが、明らかに穴(スルーホール)の数に対して足りなくね?ということに気づいてしまいました。

恐らく、「どうせNCには何も繋がないしピンヘッダも要らんやろ笑」ということでしょうか?そんなことするぐらいなら普通のピンヘッダでいいですと言いたくなってしまう。

この謎は後述で明らかになる…..

何もしてないのに壊れました

前述の「死」と書いてあった箱に入ってたセンサです。

おわかり頂けただろうか…そう、殻が取れてセンサ部が剥き出しになってしまっているのです。

配送に問題があったのか、届いたときから剥がれていました。

今回は3つ購入したので致命傷で済みました。(3つあれば個体差テストの精度が上がったのに…)

センシングの仕組み

面白半分にむき出しになったセンサ部をツンツン男しましたが、一般的な気圧センサに見られるダイヤフラムが存在しないことに気づきました。

詳しく調べたところ、回路は下図のようにキャパシタでブリッジ接続された構造になっています。固定容量のコンデンサ(図ではRef)と、圧力で容量が変化するコンデンサの容量差分を見ることで、高精度な気圧検知を行なっています。

また、抵抗ブリッジを構成するのに対して、コンデンサでブリッジ回路を構成することで消費電力が50%近く減らせるようです。

従来のダイアフラムを利用した気圧センサでは得られなかった、「低圧ノイズ、高速過渡応答、温度安定性、低電力」といった利点を本センサで利用されている容量性MEMS技術が実現したようです。

基板から感じた違和感

折り取って、基板上部のセンサ単体の構成(SPI通信)で使用できるのも分かる。折り取らずに基板下部でI2Sが使えるもの分かる。だが、折り取らずに基板下部でも更にSPIが使えるというのが違和感でした。(しかも下部基板にI2CとSPIの切り替えジャンパまである…)

SPIの3線式と4線式で、マスターからスレーブへのデータ送信の必要、不必要で3線と4線を使い分けれるようにした….?でも関係なくね…??などと2時間余りSPIの仕様を調べたりして格闘してしまいました。

違和感の正体

どうやら、今回購入したセンサ基板は、基板単体で使用する目的のものではなく、専用のマイコンボードまたは開発基板に実装するためのシールド基板だったようです。

基板をシールドとして使用する場合は、基板上部のスルーホールにはピンヘッダを実装しないようです。

再び気づいてしまう。

前述の項目で、「付属したピンヘッダが、穴の数に対して足りない」ということに気づいたと言いましたが、それもそのはずです。

改めて下側のみピンヘッダを実装したらピン数ぴったりでした。

完結 ~謎解きはレポートの前に~

というわけで、基板の不思議な形状と、足りない付属ピンヘッダの謎が解けました。

めでたしめでたし。

後日、残り2つのセンサを使用し、センサごとの精度や基本的な使用方法についても記事を出します。