可充、放气气垫的应用领域越来越广。比如气垫床，洗澡用气垫等，通过对气垫的充气和放气控制，来改变内部压力的大小，从而实现把人托起或者放下。然而，目前目前很多气垫都没有压力检测装置，无法准确知道充、放气的极限，更无法实现匀速的升降， 经常会有危险发生。

　　为帮助解决上述隐患，需要增加自动控制电路：当压力大于设定的门限值时，自动关闭充气电路。当压力小于设定的门限值时，结合实际应用，自动打开充气电路。

　　启动充气时， 关闭放气电机，打开充气电机和气泵电机，开始给气垫充气。当充气气道压力>=4.7PSI时，自动关闭充气电机和气泵，从而保护气垫不会因为过压而爆炸。

　　启动放气时，关闭气泵和充气电机，打开放气电机，开始给气垫放气。 放气时，只要控制电机的脉宽均匀就可以。

　　针对此部分，我们做了3次尝试：

　　第一次尝试：

　　采用机械气动式开关。当压力超过气动开关的门限值时，压力会把开关下面的机械轻触按键按下，产生一个低电平给MCU, MCU监测到该低电平后，就认为压力过高，把电机关闭。 当压力减少后，气动开关回升，下方的机械按键弹起，MCU就会收到高电平，认为压力是在门限值以下的，就会自动把电机打开。

　　使用这种按键的优点：成本低。

　　缺点：无法控制精确度，长时间使用后，会对机械部分产生磨损，缩短使用寿命。

　　第二次尝试：

　　采用国产的HP5805 barometer压力传感器。 这种传感器非常小，压力范围是300-1200mBar。就是0.3bar-1.2bar，压力范围上，勉强可以满足。实际贴片时，器件中间的气压孔竟然冒出胶来，实际读取时，虽然有变化，但是和标准的压力计相比，误差都相差了1个PSI，无法使用，于是放弃此型号。

　　这个型号的优点：成本低。

　　缺点：精度差，不适合回流焊。

　　第三次尝试：

　　使用SMI公司的中压压力传感器SM3041来实现监测。因为之前在笔者设计的肺功能仪上用过此芯片，精度肯定是没问题的。SM3041也是压差传感器，但可以配置成barometer的方式，通过和大气压比较，得到绝对压差，这正是我们需要的。同时，SM3041支持-5PSI～+5PSI,也能满足我们的量程。 并且，还有一个-15PSI~+15PSI的规格，后续可以Pin-to-pin兼容升级。

　　考虑到我们的MCU还有多于的I2C总线，于是采用SM3041来实时监测。框图和电路实物如下：

　　电路框图和电路实物图

　　SM3041能精确读取压力值，稳定性高。易于焊接和升级。实测下来，SM3041能满足客户要求，也能准确，对产品来说，还是品质作为第一考虑要素。

　　器件选好后，接下来就是软件设计部分了。软件架构中，我们设计了3种状态机，把温度，压力，电池电压，定时器作为状态切换的条件。通过状态的转换，从而有效控制进气电机，出气电机和气泵。保证可使用的安全性。

　　3种状态机

　　状态机设计好后，剩下的就是读取SM3041和如何根据读取值，进行电机控制的问题。

　　SM3041的读取：

　　SM3041也是通过I2C来访问，其操作方式和SM9541的基本一样。设备地址0x28, 读取时，需要在Bit0置1。这样，对设备地址的访问，就变成I2C_write(0x51)。

　　数据的读取，有DF2, DF3,DF4三种格式：

　　DF2: 压力数据

　　DF3: 压力数据 + 8bit温度值;

　　DF4：压力数据 + 8bit温度值 + 3bit温度值

　　在我们的项目应用中，不需要读取温度，所以使用DF2格式就可以了。

　　读取到的是16bit数据中，bit15, bit14是状态位，bit13-bit0是压力数据位。我们只需要对bit13-bit0做提取分析，

　　i2cv.pressure = 0x3fff & ((i2c_byte1 * 256) + i2c_byte2)

　　其中，max_press, min_press是当前使用器件的测量范围，和型号有关。我目前用的是-5PSI-+5PSI量程，1PSI = 70.3cmH2O,所以max_press =+351.5，min_press =-351.5。

　　Max_count和min_count是规格是里面规定的最大压力输出值，单位是count, 从规格书中，可以查到：max_count = 14745，min_count = 1638。

　　这样，就可以根据上面公式，计算出当前采集的压力差是多少cmH2O了。计算出的cmH2O，按照1cmH2O = 0.0142PSI,可以得出实际的PSI值。

　　SM3041的使用：

　　连接SM3041时，需要根据方向，找到TOP口的P端，就是正压口，把Y型导气管接到P端，输出的就是正向压力值。如果接反了，软件读出来的就是负值，需要取反处理。

　　当读出的压力值<4.7PSI时，可以把进气电机一直打开，气泵打开，实现对气垫充气。

　　当压力值>=4.7PSI时，气泵关闭，出气电机打开，实现放气。

　　整体用下来，SM3041表现出长时间的一致稳定性，如果产品对价格不是特别敏感，推荐使用这颗。

　　最后，我也根据项目设计总结了一些SM3041的使用注意事项：

　　选型时，选择自己需要的量程。计算时，也要更具型号来使用对应参数。

　　连接时，注意+/-端;

　　焊接时，底部不要接GND

　　注意不要把气道孔堵住，也不要有其他杂质进去，以免影响结果。

　　压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。

　　压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。

　　压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。另有医用压力传感器。

　　重载压力传感器是传感器中一种，但是我们很少听说这种压力传感器，它通常被用于交通运输应用中，通过监测气动、轻载液压、制动压力、机油压力、传动装置、以及卡车/拖车的气闸等关键系统的压力、液力、流量及液位来维持重载设备的性能。

　　重载压力传感器是一种具有外壳、金属压力接口以及高电平信号输出的压力测量装置。许多传感器配有圆形金属或塑料外壳，外观呈筒状，一端是压力接口，另一端是电缆或连接器。这类重载压力传感器常用于极端温度及电磁干扰环境。工业及交通运输领域的客户在控制系统中使用压力传感器，可实现对冷却液或润滑油等流体的压力测量和监控。同时，它还能够及时检测压力尖峰反馈，发现系统阻塞等问题，从而即时找到解决方案。

　　重载压力传感器一直在发展，重载压力传感器为了能够用于更加复杂的控制系统，设计工程师必需提高传感器精度同时需要降低成本便于实际应用等要求。