Drucksensor mit I²C-Kommunikation – Möglichkeiten und Randbedingungen
I²C wurde zur Kommunikation über kurze Distanzen zwischen Leiterplatten entwickelt und ist ein einfacher, serieller 8-Bit Datenbus. Mittlerweile nutzen nicht nur platinenbestückbare Drucksensoren das I²C-Signal zur Datenübertragung, auch von der Kunden-Elektronik abgesetzte Drucksensoren greifen darauf zurück.
Die abgesetzten Sensoren bieten meist den Vorteil, unempfindlicher gegenüber verschmutzten oder aggressiven Medien zu sein und direkt am Prozess messen zu können. Bei direkt auf der Platine bestückten Sensoren wird das Sensorelement in vielen Fällen direkt dem Medium ausgesetzt, während bei abgesetzten Sensoren in der Regel Stahl oder Keramik als medienberührte Oberfläche dienen.
Der I²C-Bus benötigt neben den beiden Versorgungsleitungen lediglich zwei weitere Leitungen:
- SCL (Serial Clock / Taktleitung)
- SDA (Serial Data / Datenleitung)
Zusätzliche Möglichkeiten durch I²C
Der I²C-Bus ist ein bekannter Standard in der Elektronik, der für die Kommunikation mit einem Drucksensor zusätzliche Möglichkeiten gegenüber einem Analogsignal bietet:
- Im Datenprotokoll können neben dem Druckwert auch ein Temperaturwert und Diagnoseinformationen, zum Beispiel ein Integritätstest der Datenübertragung, über ein Status-Byte übertragen werden.
- An eine Busleitung können mehrere Drucksensoren als sogenannte „Slaves“ an eine Kundenelektronik, die als „Master“ fungiert, angeschlossen werden.
- Auf Kundenseite wird im Gegensatz zur Verwendung von Drucksensoren mit Analog-Signalen, die Analog-Digital-Wandlung des Druckwertes zur weiteren Signalverarbeitung überflüssig, da der Druckwert bereits in digitaler Form vorliegt. Dies trägt zu einer schnelleren und einfacheren Signalverarbeitung bei.
- Die Elektronik zur Kommunikation kann über am Markt reichlich vorhandene Standard-Bausteine aufgebaut werden.
- Oft sind Drucksensoren mit I²C-Signal auch daraufhin optimiert, wenig Energie zu verbrauchen und damit sehr gut für batteriebetriebene Anwendungen geeignet. Im WIKA-Portfolio trifft das zum Beispiel auf das Drucksensormodul MPR-1 zu.
Randbedingungen beim Einsatz von I²C
Da es sich bei I²C nicht um einen Feldbus handelt, sind große Litzenlängen nicht zu empfehlen. Die maximale Litzenlänge richtet sich im Detail nach der Einsatzumgebung und den entsprechenden Störeinflüssen.
Am besten einsetzbar ist die I²C-Kommunikation sicherlich bei Projekten, in denen der Drucksensor bzw. das Drucksensormodul in das Kundenprodukt integriert und durch dieses gegenüber externen Einflüssen geschützt wird.
Außerdem ist zu beachten, dass bei jedem digital verarbeiteten Signal die Reaktionszeit aufgrund der zeitdiskreten Abtastung – im Vergleich zur kontinuierlichen Messung – beim Analogsignal etwas langsamer sein wird.
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