利用紅外線傳感器實(shí)現(xiàn)接近感應(yīng)應(yīng)用

圖 3：二維空間中手勢性能分析

三維空間動(dòng)作檢測由三個(gè)LED 和單個(gè)光電二極管組成。LED3 與LED1、LED2 不在同一直線上，如圖 1 所示，可以把LED1 和LED2 之間的連線看作X 軸，LED1 和LED3 之間的連線看作Y 軸，從光電二 極管和LED 到被測物體之間的連線看作Z 軸。圖4 顯示了與圖2 和圖3 相同的測量過程，其中藍(lán)線代 表LED3 的測量數(shù)據(jù)。當(dāng)手從左向右滑動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭衷贚ED1 和LED3 上同時(shí)通過，LED1 和LED3 數(shù) 據(jù)線同時(shí)上升，然后是LED2 數(shù)據(jù)線。當(dāng)手從底部向頂部滑動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭窒扔龅絹碜訪ED3 的IR 光， LED3 數(shù)據(jù)線上升，然后是LED1 和LED2。當(dāng)往復(fù)動(dòng)作時(shí)，因?yàn)槭衷谡麄€(gè)過程中都反射等量的LED 光，三個(gè)LED 測量值是相同的。

圖 4：加入LED3 后，三維空間中動(dòng)作性能分析

當(dāng) IR LED 和IR 傳感器應(yīng)用于產(chǎn)品時(shí)，這些組件通常不會(huì)用作裝飾目的而放在外面，終端產(chǎn)品至少需 要一個(gè)開口或透明窗口，讓IR 光透過。

IR LED 從窗口中照射出，被外部物體反射后，通過窗口進(jìn)入Si1120 傳感器。單一窗口配置的主要缺點(diǎn) 是：窗口將導(dǎo)致一些光線被內(nèi)反射到Si1120，即使在檢測范圍內(nèi)沒有外部物體時(shí)，大量反射光也可能 導(dǎo)致傳感器輸出。

雙窗口設(shè)計(jì)使用其中一個(gè)窗口用于IR LED，另一個(gè)窗口用于傳感器。通過在LED 和傳感器之間進(jìn)行適 當(dāng)?shù)母綦x，設(shè)計(jì)消除了內(nèi)部反射的問題，為系統(tǒng)提供更好的敏感性和檢測范圍。

對(duì)于 IR 接近感應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，選擇何種IR LED 是一項(xiàng)非常重要的決定。IR LED 視角對(duì)最大檢測距 離和范圍有很大影響。從LED 射出的IR 光形成一個(gè)圓錐狀，圓錐頂角（大多數(shù)LED 能量從這里輸 出）被稱為LED 視角。

圖 5：窄視角和寬視角IR LED 的差異

所有的 LED 都有一個(gè)特定的視角，一個(gè)窄視角LED 意味著發(fā)出的能量更加集中，比寬視角LED 照射 的更遠(yuǎn)。這意味著使用窄視角IR LED 將在窄檢測區(qū)域中形成更遠(yuǎn)的檢測范圍，圖5 說明了窄視角和寬 視角IR LED 的差異。

當(dāng)設(shè)計(jì) IR 系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中被測物體的特點(diǎn)也是需要重點(diǎn)考慮的。除了用于檢測手勢，IR 接近感應(yīng)系統(tǒng) 也能被用于檢測無生命物體，如車庫門（打開或關(guān)閉）。檢測較大物體時(shí)，由于有更多的IR 光被反 射，檢測距離將更遠(yuǎn)。物體的顏色是另一個(gè)需要考慮的因素，因?yàn)镮R 光與可見光有相同特性，淺色物 體比深色物體反射更多光線。物體的顏色越深，越要接近IR 系統(tǒng)，因?yàn)閮H有來自IR LED 的少量IR 光 被反射到IR 傳感器。

在消費(fèi)電子、工業(yè)和汽車領(lǐng)域應(yīng)用中，許多電子系統(tǒng)從非接觸式反射中受益。IR 接近感應(yīng)為需要檢測 物體存在的系統(tǒng)提供了一個(gè)最佳方法。接近感應(yīng)也可用于檢測最多三維空間內(nèi)的動(dòng)作，甚至是手勢，使 得下一代電子產(chǎn)品的人機(jī)界面更先進(jìn)、更直觀。