紅外接近感測(cè)：搭建模塊，機(jī)械考量以及設(shè)計(jì)折中

紅外接近感測(cè)：搭建模塊，機(jī)械考量以及設(shè)計(jì)折中

接近感測(cè)基于紅外信號(hào)的采集和處理，通常需要兩個(gè)部件來(lái)構(gòu)成光學(xué)前端：一個(gè)紅外LED和一個(gè)光傳感器。紅外LED向被感測(cè)物體射出一束紅外信號(hào)，一部分信號(hào)會(huì)反射回來(lái)，被紅外CMOS光傳感器探測(cè)到。通過(guò)片上的信號(hào)調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，被數(shù)字化的紅外信號(hào)可以由微處理器或MCU進(jìn)行后處理，用于各種各樣的接近感測(cè)用途。

一個(gè)典型的紅外接近感測(cè)系統(tǒng)是由一個(gè)光學(xué)前端、模擬混合信號(hào)處理電路，和一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成的。要做出一個(gè)有效的設(shè)計(jì)，重要的一點(diǎn)是理解接近感測(cè)的原理、電路構(gòu)建模塊、機(jī)械設(shè)計(jì)考量、接近感測(cè)算法和典型的接近特性。機(jī)械部分的設(shè)計(jì)通常要根據(jù)不同應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)折中，例如手機(jī)、PDA、筆記本電腦和各種消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。設(shè)計(jì)折中包括器件選型、放置尺寸、玻璃鏡片特性、光學(xué)設(shè)計(jì)，以及應(yīng)用算法和軟件實(shí)施。

集成的環(huán)境光感測(cè)和接近感測(cè)系統(tǒng)不但能測(cè)出周?chē)墓猸h(huán)境，還能探測(cè)正在接近或遠(yuǎn)離的物體。這樣微處理器或MCU就能做出更復(fù)雜的控制和調(diào)整決定，更好地改善系統(tǒng)的能量效率，實(shí)現(xiàn)很多用戶友好的應(yīng)用。例如，如果手機(jī)能夠知道你正把手機(jī)貼近耳朵來(lái)接聽(tīng)電話，MCU就可以關(guān)掉不用的子系統(tǒng)，例如顯示屏、鍵盤(pán)或觸摸屏，來(lái)節(jié)省能量，并避免用戶無(wú)意當(dāng)中碰到按鍵。

紅外接近感測(cè)的基礎(chǔ)

紅外接近感測(cè)可以用下面的圖來(lái)簡(jiǎn)單描述。圖1顯示了一個(gè)例子，當(dāng)在接近探測(cè)路徑上沒(méi)有感測(cè)物體時(shí)，就不會(huì)有反射回來(lái)的紅外信號(hào)被接近傳感器捕獲到。

相反，當(dāng)感測(cè)物體處在可探測(cè)的距離內(nèi)時(shí)，如圖2所示，接近傳感器會(huì)捕捉到反射回來(lái)的紅外信號(hào)。接近讀數(shù)與捕獲的紅外光信號(hào)的強(qiáng)度成線性比，與距離的平方成反比。

圖2

圖2，在接近探測(cè)區(qū)域有感測(cè)物體。

典型的數(shù)字接近感測(cè)傳感器功能框圖

圖3顯示了典型的數(shù)字環(huán)境光和接近傳感器中的電路功能框圖。光敏二極管陣列是信號(hào)調(diào)理和采集光學(xué)前端的部件。集成的ADC可以把捕獲的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的數(shù)據(jù)流，送給微控制器進(jìn)行后處理，實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用目的。

不同的配置指令可以通過(guò)I2C接口寫(xiě)入。用戶還可通過(guò)同一個(gè)數(shù)字接口讀出環(huán)境光和接近距離的數(shù)據(jù)流。中斷功能直接送到MCU，由MCU控制一個(gè)紅外LED驅(qū)動(dòng)器，按照接近探測(cè)循環(huán)期間編程設(shè)定和控制的時(shí)鐘周期，為發(fā)射紅外信號(hào)提供所需的前向電流。