دليل بيانات مستشعر الضوء LTR-X1503 - استشعار الضوء المحيط والقرب المتكامل - واجهة I2C - 3.0-3.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة الصينية

1. نظرة عامة على المنتج

LTR-X1503 هو مستشعر بصري منخفض الجهد ومتكامل للغاية، يجمع بين مستشعر الضوء المحيط ومستشعر القرب بالإضافة إلى باعث الأشعة تحت الحمراء المدمج، كل ذلك داخل غلاف سطح صغير على مستوى الشريحة، وخالي من الرصاص، وملائم للتركيب السطحي. يبسط هذا التصميم المتكامل تصميم الدوائر ويوفر مساحة ثمينة على اللوحة الإلكترونية للأجهزة الإلكترونية المدمجة.

تكمن الميزة الأساسية لهذا المستشعر في وظيفته المزدوجة. يوفر مستشعر الضوء المحيط استجابة ضوئية خطية ضمن نطاق ديناميكي واسع، مما يجعله مناسبًا لمختلف ظروف الإضاءة المحيطة من الظلام الشديد إلى السطوع الشديد. في الوقت نفسه، يمكن لمستشعر القرب المدمج اكتشاف وجود أو غياب الأجسام ضمن مسافة قابلة للتكوين من قبل المستخدم، مما يمكّن من وظائف مثل إطفاء الشاشة أثناء المكالمات أو تعطيل شاشة اللمس.

يستهدف هذا المكون بشكل أساسي أسواق الأجهزة المحمولة وأجهزة الحوسبة والإلكترونيات الاستهلاكية. تجعله أبعاده الصغيرة جدًا، وخصائص استهلاكه المنخفض للطاقة التي تتضمن وضع السكون، وواجهته الرقمية I2C، خيارًا مثاليًا للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة إنترنت الأشياء، حيث يعد الإدارة الفعالة للطاقة والاستخدام الأمثل للمساحة عوامل مقيدة رئيسية.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

• مستشعر مزدوج في حزمة واحدة:يدمج مستشعر الضوء المحيط ومستشعر القرب، مما يقلل من عدد المكونات والمساحة المشغولة على لوحة الدوائر المطبوعة.
• واجهة I2C الرقمية:تدعم الوضع القياسي (100 كيلوهرتز) والوضع السريع (400 كيلوهرتز)، مما يسهل الاتصال مع متحكم دقيق رئيسي.
• تشغيل منخفض الطاقة للغاية:يتميز بوضعي العمل والاستعداد. يبلغ تيار التغذية النموذجي عند تشغيل مستشعرين في وقت واحد 160 ميكرو أمبير، بينما يمكن أن ينخفض تيار الاستعداد إلى 1 ميكرو أمبير فقط، مما يطيل بشكل كبير عمر البطارية.
• وظيفة المقاطعة القابلة للبرمجة:يحتوي مستشعر القرب على نظام مقاطعة يتميز بعتبات علوية وسفلية قابلة للبرمجة ووظيفة تباين. وهذا يلغي الحاجة إلى أن يقوم المعالج الرئيسي باستطلاع المستشعر باستمرار، مما يعزز كفاءة النظام الشاملة ويوفر الطاقة.
• مستشعر الضوء المحيط عالي الأداء:يوفر دقة فعالة تبلغ 16 بت مع استجابة خطية على نطاق واسع، واستجابة طيفية قريبة من العين البشرية. يتضمن وظيفة قمع تلقائي للوميض الإضاءة بتردد 50 هرتز/60 هرتز لضمان قراءات مستقرة تحت الإضاءة الاصطناعية.
• استشعار القرب القوي:يتضمن سائق LED مدمج، وقدرة عالية على كبح الضوء المحيط (حتى 10 كيلو لوكس)، ودقة 16 بت، وخوارزمية إزالة التداخل لتحقيق كشف موثوق للأجسام.
• معايرة المصنع:يقلل الضبط لمرة واحدة في المصنع من الاختلافات بين الوحدات، ويضمن أداءً متسقًا، ويخفف من متطلبات معايرة التصنيع للعميل النهائي.
• نطاق عمل واسع:نطاق جهد التشغيل من 3.0V إلى 3.6V، ونطاق درجة الحرارة من -40°C إلى +85°C، مع دائرة تعويض حرارة مدمجة لضمان التشغيل المستقر.

2. شرح تفصيلي للمواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

قد يؤدي الضغط الذي يتجاوز هذه الحدود إلى تلف دائم في الجهاز.

• جهد مصدر الطاقة (VDD):3.6 V
• دبابيس الإدخال/الإخراج الرقمية (SCL، SDA، INT):مناسب للعمل العادي للجهاز.
• جهد مصعد الصمام الثنائي الباعث للضوء (V_LED):-0.5 V إلى 4.6 V
• جهد دبوس محرك LED (V_LDR):-0.5 V إلى 3.6 V
• درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية
• حماية ESD (HBM):2000 V

2.2 ظروف التشغيل الموصى بها

للتشغيل الطبيعي للجهاز.

• جهد مصدر الطاقة (VDD):3.0 V إلى 3.6 V
• جهد مصدر LED (V_LED):2.8 فولت إلى 4.0 فولت
• درجة حرارة التشغيل:-40°C إلى 85°C
• I2C مدخل الجهد العالي:1.5 V إلى VDD
• I2C مدخل الجهد المنخفض:0 فولت إلى 0.4 فولت

2.3 المواصفات الكهربائية والبصرية

تُعطى المواصفات عادةً في ظل الظروف VDD = 1.8V و Ta = 25°C.

2.3.1 خصائص استهلاك الطاقة

• تيار التغذية (عند تشغيل كل من ALS وPS):160 uA (قيمة نموذجية، بمعدل تكرار قياس 100 مللي ثانية).
• تيار تشغيل ALS:160 uA (قيمة نموذجية).
• تيار تشغيل PS:57 ميكرو أمبير (قيمة نموذجية، 8 نبضات، دورة عمل 100%، عرض النبضة 32 ميكروثانية).
• تيار الاستعداد:1 ميكرو أمبير (قيمة نموذجية).
• وقت الاستيقاظ من وضع الاستعداد:0.25 مللي ثانية (قيمة نموذجية).

2.3.2 خصائص مستشعر الضوء المحيط

• الدقة:قابلة للبرمجة بدقة فعالة تبلغ 13 أو 14 أو 15 أو 16 بت.
• دقة اللوكس:±10% (قيمة نموذجية، تحت إضاءة LED بيضاء).
• عدّ الإشارة المظلمة:من 0 إلى 5 عدّ (عند 0 لوكس، دقة 16 بت، تضخيم 512x، وقت تكامل 100 مللي ثانية).
• وقت التكامل:قابل للبرمجة، يتراوح من 0.2 مللي ثانية إلى 200 مللي ثانية.
• قمع ضوضاء الوميض:بالنسبة للإضاءة 50 هرتز/60 هرتز، يكون الخطأ ±5%.
• الاستجابة الطيفية:قريبة من استجابة الرؤية الضوئية للعين البشرية.

2.3.3 خصائص مستشعر القرب

• الدقة:دقة فعالة 16 بت.
• طول موجة ذروة الحساسية:940 nm (قيمة نموذجية، لمصدر الأشعة تحت الحمراء المدمج).
• مسافة الكشف:يمكن أن يصل إلى 20 سم (قيمة نموذجية، قابلة للتكوين بناءً على عدد النبضات، الكسب، وإعدادات التيار).
• تيار نبض LED:قابل للبرمجة، يصل إلى 186 مللي أمبير (قيمة نموذجية).
• عرض نبض LED:قابل للبرمجة: 8 أو 16 أو 32 أو 64 ميكروثانية.
• عدد نبضات LED:قابل للبرمجة، من 1 إلى 256 نبضة لكل قياس.
• قمع الضوء المحيط:حتى 10 كيلو لوكس (ضوء الشمس المباشر). عند تجاوز هذا المستوى، تمنع وظيفة الأمان من الفشل التشغيل الخاطئ.

3. تحليل منحنى الأداء

3.1 استجابة الطيف لـ ALS

تم تصميم الثنائي الضوئي للضوء المحيط في هذا المستشعر بمرشح يتطابق مع دالة إضاءة الرؤية النهارية CIE، والتي تحدد الاستجابة القياسية للعين البشرية للضوء. وهذا يضمن أن قراءات لوكس التي يبلغ عنها المستشعر تمثل بدقة السطوع الذي يدركه الإنسان، وليس مجرد طاقة إشعاعية خام. وهذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق تحكم تلقائي في سطوع الشاشة يشعر المستخدم بأنه طبيعي.

3.2 أداء PS مقابل المسافة

يتميز أداء مستشعر القرب بكونه دالة لشدة الإشارة المنعكسة والمسافة إلى جسم عاكس قياسي (عادةً بانعكاسية 88%). هذه العلاقة غير خطية وتتبع قانون التربيع العكسي. يوضح الرسم البياني أنه في الإعدادات النموذجية (مثل، VDD=1.8V، تيار LED 104mA، 16 نبضة)، يمكن الحصول على إشارة واضحة وقابلة للقياس، مما يتيح إمكانية تعيين عتبة كشف موثوقة لمسافة تطبيقية محددة (مثل، 5 سم لكشف سماعة الهاتف).

3.3 استجابة زاوية ALS

传感器的角度响应图（针对X轴和Y轴）显示了测量光强如何随入射角变化。对于大多数环境光传感应用，完美的余弦（朗伯）响应是理想的。LTR-X1503表现出接近这种理想的响应，确保无论主光源相对于传感器的方向如何，都能获得准确的读数。在极端角度（> ±60度）下与理想余弦响应的偏差，由于封装和光学设计的限制，在大多数传感器中是典型的。

4. المعلومات الميكانيكية ومعلومات التغليف

يستخدم LTR-X1503 حزمة سطحية صغيرة جدًا من النوع CSP (شريحة على مستوى) ذات 8 أطراف. يتم توفير الأبعاد الكنتورية الدقيقة في مخططات الأبعاد الموجودة في ورقة البيانات، والتي تشمل منظر علوي وجانبي وسفلي مع توضيح الأبعاد الرئيسية مثل طول وعرض وارتفاع الحزمة، وتباعد الأطراف، وأبعاد الوسادات. هذه المعلومات ضرورية لتصميم حزمة PCB ولضمان الملاءمة الميكانيكية الصحيحة داخل المنتج النهائي.

4.1 تكوين دبابيس التوصيل ووظائفها

• الطرف 1 (VDD):مدخل الطاقة (3.0 فولت - 3.6 فولت).
• الطرف 2 (SCL):مدخل ساعة تسلسلية I2C.
• الطرف 3 (GND):وصلة التأريض.
• الطرف 4 (LEDA):وصلة الأنود لـ LED تحت الحمراء المدمج. يجب توصيله بمسار تغذية LED (V_LED).
• الطرف 5 (LDR):توصيل محرك LED. نظرًا لأن المحرك مدمج، يجب ترك هذا الطرف غير متصل (NC).
• الطرف 6 (NC):لا يوجد اتصال داخلي. يمكن تركه عائماً أو توصيله بالأرض.
• الطرف 7 (INT):طرف خرج المقاطعة فعال بمستوى منخفض. يصبح هذا الخرج ذو المصدر المفتوح منخفضاً عند حدوث حدث اقتراب (كشف/إزالة جسم) بناءً على عتبة مبرمجة.
• الطرف 8 (SDA):إدخال/إخراج البيانات التسلسلية I2C (مصدر مفتوح).

5. دوائر التطبيق ودليل التصميم

5.1 دوائر التطبيق الموصى بها

تتضمن دائرة التطبيق النموذجية المستشعر، ومكثفات فصل الطاقة اللازمة، ومقاومات السحب I2C.

• فصل مصدر الطاقة:يجب وضع مكثف سيراميك بسعة 1 ميكروفاراد (C1) بالقرب من الأرض قدر الإمكان بين VDD وGND. يمكن إضافة مكثف إضافي بسعة 0.1 ميكروفاراد (C2) لقمع الضوضاء عالية التردد.
• فصل مصدر طاقة LED:يُوصى بوضع مكثف بسعة 1 ميكروفاراد (C3) بين دبوس LEDA (ومسار طاقة V_LED) وGND.
• مقاومات السحب لأعلى لـ I2C:هناك حاجة إلى مقاومات (Rp1، Rp2) بقيم تتراوح بين 1 كيلو أوم و 10 كيلو أوم على خطوط SCL و SDA. تعتمد القيمة المحددة على سعة الناقل ووقت الصعود المطلوب؛ كلما انخفضت قيمة المقاومة، زادت قوة السحب لأعلى، ولكن يزداد استهلاك التيار. إذا تم استخدام خط INT، فقد تكون هناك حاجة إلى مقاومات سحب لأعلى مماثلة.

5.2 تسلسل تشغيل الطاقة

المتطلبات الأساسية:يجب اتباع تسلسل الطاقة الصحيح لمنع حدوث قفل أو تلف محتمل.

• تشغيل الطاقة:يجب أن يكون VDD (مصدر الطاقة المنطقي الرئيسي) فيسابقاًتشغيل الطاقة.
• فصل الطاقة:يجب أن يكون V_LED ضمنسابقاً VDD.

فصل الطاقة.

6. دليل اللحام والتجميع

هذا المكون هو جهاز مثبت على السطح، مصمم لعملية اللحام بإعادة التدفق الشائعة في التصنيع الإلكتروني بالجملة.

6.1 منحنى درجة حرارة اللحام بإعادة التدفق

• على الرغم من أن ورقة البيانات المحددة قد لا توضح منحنى درجة الحرارة بالتفصيل، إلا أن منحنى اللحام القياسي الخالي من الرصاص (المتوافق مع RoHS) قابل للتطبيق. يشمل هذا عادةً:التسخين المسبق/الرفع الحراري:
• رفع درجة الحرارة ببطء (1-3°C/ثانية) إلى حوالي 150-200°C، لتفعيل المادة المساعدة على اللحام وتقليل الصدمة الحرارية إلى الحد الأدنى.منطقة الحفاظ على الحرارة:
• الحفاظ على مرحلة ثابتة عند 150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية لضمان تساوي درجة حرارة اللوحة بأكملها وتطاير المواد المتطايرة.منطقة إعادة التدفق:
• التسخين السريع إلى درجة الحرارة القصوى. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى الحد الأقصى المسموح به للعبوة (قد يكون 260 درجة مئوية لفترة قصيرة، على سبيل المثال 10-30 ثانية فوق 245 درجة مئوية).التبريد:

مرحلة التبريد المتحكم بها.

يرجى الرجوع إلى مستوى الحساسية للرطوبة في التغليف، وإذا تعرض الجهاز لرطوبة بيئية تتجاوز عتبته المحددة، يرجى اتباع إجراءات الخبز والمعالجة المناسبة.

6.2 ظروف التخزين

7. Packaging and Ordering Information

يتم توفير LTR-X1503 في شكل شريط ملفوف مناسب لآلات وضع الرقائق الآلية.

• رقم القطعة:LTR-X1503
• نوع التغليف:8-pin chip-scale package.
• التعبئة والتغليف:شريط ملفوف.
• الكمية القياسية لكل بكرة:3,000 قطعة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الهواتف الذكية / الأجهزة اللوحية:ضبط سطوع الشاشة التلقائي (ALS) وإطفاء الشاشة/تعطيل اللمس (PS) عند تقريب الجهاز من الأذن أثناء المكالمة.
• أجهزة الكمبيوتر المحمولة والشاشات:ضبط الإضاءة الخلفية الديناميكي وفقًا للضوء المحيط لتوفير الطاقة وتحسين راحة المشاهدة.
• الأجهزة القابلة للارتداء:عرض التنشيط (PS) عند إيقاظ الإيماءة أو تثبيت المستخدم للنظر على الجهاز، وإدارة السطوع.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:التحكم التلقائي في التشغيل/الإيقاف، والمفاتيح غير التلامسية، وكشف الوجود في الأجهزة المنزلية.

8.2 الاعتبارات التصميمية وأفضل الممارسات

• المسار الضوئي:تأكد من أن مستشعر الضوء المحيطي له مسار ضوئي واضح وغير معترض. بالنسبة لمستشعر القرب، صمم نافذة أو فتحة تسمح بخروج ضوء الأشعة تحت الحمراء بفعالية وعودة الضوء المنعكس بشكل فعال. تجنب وضع المستشعر خلف مواد داكنة أو مواد تمتص الأشعة تحت الحمراء.
• التداخل بالأشعة تحت الحمراء:يستخدم مستشعر القرب ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول موجي 940 نانومتر. يحتوي ضوء الشمس وبعض المصادر الصناعية للضوء على مكونات للأشعة تحت الحمراء. تساعد وظائف المستشعر العالية لقمع الضوء البيئي وإلغاء التداخل، ولكن وضعه بعيداً عن مصادر الأشعة تحت الحمراء المباشرة والقوية يمكن أن يحسن الأداء.
• إدارة ناقل I2C:استخدم وظيفة المقاطعة لجعل وحدة التحكم الدقيقة الرئيسية تدخل في وضع النوم، وإيقاظها فقط عند حدوث حدث اقتراب. استطلاع مستشعر الضوء المحيط بمعدل معتدل (مثلاً، مرة في الثانية)، ما لم تكن هناك حاجة لتتبع التغيرات السريعة في السطوع.
• معايرة العتبة:يجب معايرة عتبة الكشف لمستشعر الاقتراب داخل غلاف المنتج النهائي لمراعاة سمك زجاج الغطاء، ومعامل الانعكاس، والانعكاسات الداخلية (التداخل). يتم ذلك عادةً أثناء عملية التصنيع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تتنافس LTR-X1503 في سوق حلول ALS/PS المتكاملة. قد تشمل مزاياها التمييزية الرئيسية:

• تكامل عالٍ:يمثل دمج جهاز الإرسال بالأشعة تحت الحمراء والمستشعر في نفس الحزمة ميزة كبيرة، حيث يقلل قائمة المواد ويبسط المحاذاة البصرية مقارنة بالحلول التي تتطلب مصابيح LED منفصلة للأشعة تحت الحمراء.
• الأداء:يتميز كلا المستشعرين بدقة 16 بت، وقمع عالٍ للضوء المحيط (10 كيلو لوكس)، ومعلمات قياس قابلة للبرمجة، مما يوفر مرونة في التصميم وأداءً قويًا.
• كفاءة الطاقة:تيار التشغيل المنخفض التنافسي وتيار الاستعداد المنخفض أمران بالغا الأهمية للأجهزة التي تعمل بالبطارية.
• الواجهة الرقمية:واجهة I2C هي ناقل قياسي مدعوم على نطاق واسع، مما يجعل عملية التكامل مباشرة وبسيطة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 كيفية ضبط مسافة الكشف لمستشعر القرب؟

مسافة الكشف ليست معلمة ثابتة واحدة، بل هي نتيجة لعدة إعدادات قابلة للتكوين: تيار نبض LED، وعرض النبضة، وعدد النبضات، وكسب المستقبل. من خلال زيادة تيار LED أو عدد النبضات أو الكسب، تزداد قوة الإشارة المنعكسة، مما يتيح الكشف عن أجسام على مسافات أبعد أو ذات انعكاسية أقل. يتم تعيين عتبة "الكشف" المحددة من قبل المستخدم في سجل عتبة المقاطعة، وذلك من خلال توصيف عدادات بيانات مستشعر القرب عند المسافة المطلوبة في المنتج النهائي.

10.2 لماذا توقيت الطاقة بين VDD و V_LED مهم؟

قد يؤدي التوقيت غير الصحيح إلى تدفق تيار اندفاعي كبير عبر هياكل الحماية الداخلية من التفريغ الكهروستاتيكي أو الدوائر المنطقية، مما قد يتسبب في القفل - وهي حالة تيار عالي قد تؤدي إلى تلف الجهاز. يضمن اتباع التوقيت المحدد (تشغيل VDD أولاً ثم V_LED؛ إيقاف تشغيل V_LED أولاً ثم VDD) أن يتم تحيز الترانزستورات الداخلية بشكل صحيح قبل تطبيق أو إزالة مصدر طاقة LED ذو الجهد الأعلى.

10.3 ماذا يعني "إلغاء التداخل" بالنسبة لمستشعر القرب؟

يشير التداخل إلى الانعكاسات الداخلية داخل وحدة الجهاز أو غطائه، حيث يصل الضوء تحت الأحمر من المرسل مباشرة إلى الثنائي الضوئي لمستشعر القرب دون أن ينعكس عن جسم خارجي. ينتج عن هذا إزاحة خلفية قد تؤدي إلى تشغيل خاطئ أو تقليل الحساسية. يستخدم LTR-X1503 خوارزمية (تشمل عادةً قياس خط الأساس عند إطفاء LED) لقياس وطرح مكون التداخل هذا من بيانات مستشعر القرب النهائية، مما يحسن دقة اكتشاف الأجسام.

10.4 كيف يحقق مستشعر الضوء المحيط قمع الوميض بتردد 50/60 هرتز؟

تتذبذب شدة المصابيح المتوهجة والفلورية التي تعمل بالتيار المتردد المنزلي عند 100 هرتز أو 120 هرتز (ضعف تردد خط التيار). إذا كان وقت تكامل المستشعر مضاعفًا صحيحًا لدورة الوميض (مثل 10 مللي ثانية، 20 مللي ثانية، 100 مللي ثانية)، فإنه يقوم بمتوسط دورة الضوء الكاملة، مما يلغي التغيرات ويوفر قراءة لوكس مستقرة. يمكن برمجة وقت تكامل المستشعر ليكون مضاعفًا صحيحًا لهذه الدورات لتحقيق هذا القمع.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

11.1 تحقيق التحكم في عرض الطاقة في الساعات الذكية

السيناريو:تحتاج الساعات الذكية إلى تعظيم عمر البطارية. يجب أن يكون العرض ساطعًا في الهواء الطلق، ومظلمًا في الداخل، ويُغلق تمامًا عندما لا تتم مشاهدته (على سبيل المثال، عندما يخفض المستخدم ذراعه).

التنفيذ باستخدام LTR-X1503:

1. دور ALS:يتم تكوين مستشعر الضوء المحيط بدقة 16 بت ووقت تكامل 100 مللي ثانية (للقمع الوميضي). يقرأ MCU الرئيسي بيانات مستشعر الضوء المحيط عبر I2C مرة كل ثانية. يتم تعيين قيمة لوكس إلى دورة عمل PWM المقابلة لإضاءة خلفية الشاشة من خلال جدول بحث أو خوارزمية لتحقيق ضبط سلس للسطوع التلقائي.
2. دور PS:يتم تكوين مستشعر القرب بناءً على مسافة المشاهدة المتوقعة (على سبيل المثال، حوالي 30 سم) مع تيار نبضي وعدد مناسبين. يتم تعيين عتبات المقاطعة: عتبة دنيا لـ "إزالة الجسم" (عند عدم مشاهدة الساعة) وعتبة عليا لـ "كشف الجسم" (عند رفع الساعة للمشاهدة). يتم توصيل دبوس INT بـ GPIO على MCU مزود بميزة الإيقاظ.
3. سير عمل توفير الطاقة:
   • عندما يخفض المستخدم ذراعه، ينخفض عدد مستشعر القرب إلى ما دون الحد الأدنى، مما يؤدي إلى تشغيل المقاطعة.
   • يستيقظ MCU من وضع السكون، يقرأ حالة المقاطعة، ويأمر الشاشة بالدخول في حالة إيقاف منخفضة الطاقة.
   • ثم يمكن لوحدة التحكم الدقيقة أن تعيد نفسها وأجهزة الاستشعار (ربما باستثناء وضع مراقبة مستشعر القرب منخفض الطاقة) إلى وضع النوم.
   • عندما يرفع المستخدم ذراعه لمشاهدة الساعة، يكتشف مستشعر القرب الجسم، مما يؤدي إلى تشغيل المقاطعة، وإيقاظ وحدة التحكم الدقيقة، ثم تقوم وحدة التحكم الدقيقة بتشغيل شاشة العرض ومستشعر الضوء المحيط بالكامل لعرض الوقت الصحيح بسطوع مناسب.

مقارنة بشاشة العرض التي تكون دائمًا قيد التشغيل أو يتم التحكم فيها بالوقت فقط، فإن هذا المزيج يقلل بشكل كبير من متوسط استهلاك الطاقة للنظام.

12. مقدمة موجزة عن مبدأ العمل

12.1 مبدأ استشعار الضوء المحيط

تعتمد وظيفة استشعار الضوء المحيط على الثنائي الضوئي، وهو جهاز أشباه الموصلات ينتج تيارًا صغيرًا يتناسب طرديًا مع شدة الضوء الساقط عليه. في LTR-X1503، يُغطى هذا الثنائي الضوئي بمرشح يحاكي حساسية العين البشرية عبر الطيف المرئي بأكمله. التيار الضوئي الناتج ضئيل جدًا (من بيكو أمبير إلى نانو أمبير). يقوم مضخم العبور المقاوم المتكامل بتحويل هذا التيار إلى جهد، ثم يتم تحويله رقميًا بواسطة محول تناظري إلى رقمي عالي الدقة. تتم معالجة القيمة الرقمية وتوفيرها عبر سجلات I2C، ممثلة للإضاءة بوحدات العد، والتي يمكن تحويلها إلى وحدة لوكس باستخدام صيغة المعايرة.

12.2 مبدأ استشعار القرب

يعمل مستشعر القرب على مبدأ الانعكاس بالأشعة تحت الحمراء النشط. يصدر الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بالأشعة تحت الحمراء المتكامل نبضات ضوئية قصيرة غير مرئية للعين البشرية عند 940 نانومتر. يعمل ثنائي ضوئي مستقل ومخصص (مختلف عن ثنائي استشعار الضوء المحيط) كمستقبل. عندما يكون جسم ما في النطاق، ينعكس جزء من الضوء تحت الأحمر المنبعث من الجسم ويعود إلى ثنائي الاستقبال الضوئي. يقيس المستشعر كمية الضوء المنعكس المستلم خلال وبعد كل نبضة LED. بمقارنة هذه الإشارة مع مستوى الأشعة تحت الحمراء المحيط (الذي يتم قياسه عند إيقاف تشغيل LED)، وبعد إزالة التداخل، يحسب المستشعر قيمة عد بيانات القرب. تشير القيمة الأعلى للعد إلى أن الجسم أقرب أو أن معامل الانعكاس أعلى. تتم مقارنة قيمة العد هذه مع عتبة مبرمجة من قبل المستخدم لإطلاق المقاطعة.

13. الاتجاهات التقنية

يتم دفع سوق أجهزة الاستشعار البصرية المتكاملة مثل LTR-X1503 من خلال عدة اتجاهات واضحة في صناعة الإلكترونيات:

• التصغير:الطلب المستمر على أحجام عبوات أصغر (مثل مستوى الشريحة) لاستيعاب الأجهزة التي تصبح أرق بشاشات أكبر وبطاريات أكبر.
• زيادة التكامل:يتجاوز الاتجاه مجرد دمج استشعار الضوء المحيط واستشعار القرب. قد تدمج أجهزة الاستشعار المستقبلية المزيد من أجهزة الاستشعار البيئية (اللون، والإيماءات، وزمن الطيران)، مما يقلل بشكل أكبر من تعقيد النظام.
• الذكاء الحوفي:تكتسب أجهزة الاستشعار المزيد من قدرات المعالجة على الشريحة. قد لا تقدم الإصدارات المستقبلية البيانات الأولية فحسب، بل قد تقوم أيضًا بتنفيذ حسابات لوكس ومنطق آلة الحالة للقرب والتعرف على الإيماءات داخليًا، وإرسال إشعارات الأحداث عالية المستوى فقط إلى المعالج الرئيسي، مما يوفر المزيد من استهلاك طاقة النظام.
• تحسينات الأداء:تتزايد التوقعات باستمرار فيما يتعلق بالدقة والنطاق الديناميكي واستهلاك الطاقة. تمكن التطورات في عمليات أشباه الموصلات والتصميم البصري من تحقيق محولات تماثلية رقمية (ADC) ذات ضوضاء أقل ودقة أعلى، ومصابيح LED أكثر كفاءة.
• التوحيد القياسي والدعم البرمجي:أصبحت برامج التشغيل البرمجية القوية والموحدة (مثل تلك المخصصة لأنظمة Android وLinux) بنفس أهمية أداء الأجهزة، مما يقلل من وقت وصول أجهزة الشركات المصنعة إلى السوق.