紅外接近感測：搭建模塊，機械考量以及設計折中

紅外接近感測：搭建模塊，機械考量以及設計折中

接近感測基于紅外信號的采集和處理，通常需要兩個(gè)部件來(lái)構成光學(xué)前端：一個(gè)紅外LED和一個(gè)光傳感器。紅外LED向被感測物體射出一束紅外信號，一部分信號會(huì )反射回來(lái)，被紅外CMOS光傳感器探測到。通過(guò)片上的信號調理和模數轉換，被數字化的紅外信號可以由微處理器或MCU進(jìn)行后處理，用于各種各樣的接近感測用途。

一個(gè)典型的紅外接近感測系統是由一個(gè)光學(xué)前端、模擬混合信號處理電路，和一定的機械結構組成的。要做出一個(gè)有效的設計，重要的一點(diǎn)是理解接近感測的原理、電路構建模塊、機械設計考量、接近感測算法和典型的接近特性。機械部分的設計通常要根據不同應用平臺進(jìn)行設計折中，例如手機、PDA、筆記本電腦和各種消費類(lèi)產(chǎn)品。設計折中包括器件選型、放置尺寸、玻璃鏡片特性、光學(xué)設計，以及應用算法和軟件實(shí)施。

集成的環(huán)境光感測和接近感測系統不但能測出周?chē)墓猸h(huán)境，還能探測正在接近或遠離的物體。這樣微處理器或MCU就能做出更復雜的控制和調整決定，更好地改善系統的能量效率，實(shí)現很多用戶(hù)友好的應用。例如，如果手機能夠知道你正把手機貼近耳朵來(lái)接聽(tīng)電話(huà)，MCU就可以關(guān)掉不用的子系統，例如顯示屏、鍵盤(pán)或觸摸屏，來(lái)節省能量，并避免用戶(hù)無(wú)意當中碰到按鍵。

紅外接近感測的基礎

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

相反，當感測物體處在可探測的距離內時(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。接近讀數與捕獲的紅外光信號的強度成線(xiàn)性比，與距離的平方成反比。

圖2

圖2，在接近探測區域有感測物體。

典型的數字接近感測傳感器功能框圖

圖3顯示了典型的數字環(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調理和采集光學(xué)前端的部件。集成的ADC可以把捕獲的光信號轉換成數字化的數據流，送給微控制器進(jìn)行后處理，實(shí)現不同的應用目的。

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