LTR-X1503 ऑप्टिकल सेंसर डेटाशीट - एकीकृत परिवेश प्रकाश एवं निकटता संवेदन - I2C इंटरफ़ेस - 3.0-3.6V - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTR-X1503 एक अत्यधिक एकीकृत, निम्न वोल्टेज वाला ऑप्टिकल सेंसर है जो एम्बिएंट लाइट सेंसर और प्रॉक्सिमिटी सेंसर तथा एक अंतर्निर्मित इन्फ्रारेड एमिटर को एक सूक्ष्म, चिप-स्केल, लीड-मुक्त सरफेस माउंट पैकेज में एकीकृत करता है। यह एकीकृत डिज़ाइन सर्किट डिज़ाइन को सरल बनाता है और कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में मूल्यवान सर्किट बोर्ड स्थान बचाता है।

इस सेंसर का मुख्य लाभ इसकी दोहरी कार्यक्षमता है। परिवेश प्रकाश सेंसर एक विस्तृत गतिशील सीमा में रैखिक प्रकाशमितीय प्रतिक्रिया प्रदान करता है, जो इसे अत्यधिक अंधेरे से लेकर अत्यधिक उज्ज्वल तक विभिन्न परिवेश प्रकाश स्थितियों के लिए उपयुक्त बनाता है। साथ ही, अंतर्निहित प्रॉक्सिमिटी सेंसर उपयोगकर्ता-कॉन्फ़िगर करने योग्य दूरी के भीतर वस्तुओं की उपस्थिति या अनुपस्थिति का पता लगा सकता है, जिससे कॉल के दौरान स्क्रीन बंद होना या टचस्क्रीन निष्क्रिय होना जैसे कार्य सक्षम होते हैं।

यह उपकरण मुख्य रूप से मोबाइल उपकरणों, कंप्यूटिंग उपकरणों और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार के लिए है। इसका अति-छोटा आकार, स्लीप मोड सहित कम बिजली खपत विशेषताएं, और I2C डिजिटल इंटरफ़ेस इसे स्मार्टफोन, टैबलेट, लैपटॉप, वियरेबल्स और IoT उपकरणों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाते हैं, जहां कुशल बिजली प्रबंधन और स्थान का उपयोग प्रमुख सीमित कारक हैं।

1.1 मुख्य विशेषताएँ और लाभ

• एकल पैकेज द्वि-सेंसिंग:परिवेशी प्रकाश सेंसिंग और निकटता सेंसिंग को एकीकृत करता है, जिससे घटकों की संख्या और PCB पर कब्ज़ा क्षेत्र कम हो जाता है।
• डिजिटल I2C इंटरफ़ेस:मास्टर माइक्रोकंट्रोलर के साथ संचार के लिए स्टैंडर्ड मोड (100kHz) और फास्ट मोड (400kHz) का समर्थन करता है।
• अल्ट्रा-लो पावर ऑपरेशन:कार्य और स्टैंडबाय मोड उपलब्ध। दोनों सेंसर के एक साथ कार्य करने पर विशिष्ट आपूर्ति धारा 160 uA है, जबकि स्टैंडबाय धारा मात्र 1 uA तक कम हो सकती है, जिससे बैटरी जीवन में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।
• Programmable Interrupt Function:Proximity sensor mein ek interrupt system hai jo programmable upper aur lower thresholds aur hysteresis function se samriddh hai. Yeh mukhya processor ki sensor ko lagatar polling karne ki aavashyakta ko door karta hai, jisse sampoorn system ki prashashtata aur urja bachat badh jaati hai.
• High-Performance Ambient Light Sensor:16-बिट प्रभावी रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है, जो व्यापक सीमा में रैखिक प्रतिक्रिया और मानव आँख के करीब वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया प्रदर्शित करता है। इसमें 50Hz/60Hz प्रकाश स्पंदन के लिए स्वचालित दमन कार्य शामिल है, ताकि कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के तहत स्थिर रीडिंग सुनिश्चित की जा सके।
• मजबूत निकटता संवेदन:इसमें अंतर्निहित LED ड्राइवर, उच्च परिवेश प्रकाश दमन क्षमता (10 klux तक), 16-बिट रिज़ॉल्यूशन और क्रॉसटॉक उन्मूलन एल्गोरिदम शामिल हैं, जो विश्वसनीय वस्तु पहचान सक्षम करते हैं।
• कारखाना अंशशोधन:One-time factory trimming minimizes device-to-device variation, ensures consistent performance, and reduces the manufacturing calibration requirements for end customers.
• Wide Operating Range:Operating voltage range is 3.0V to 3.6V, temperature range is -40°C to +85°C, and includes an integrated temperature compensation circuit for stable operation.

2. तकनीकी विशिष्टताओं का विस्तृत विवरण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

इन सीमाओं से अधिक तनाव डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकता है।

• बिजली आपूर्ति वोल्टेज (VDD):3.6 V
• डिजिटल I/O पिन (SCL, SDA, INT):डिवाइस के सामान्य संचालन के लिए उपयुक्त।
• LED एनोड वोल्टेज (V_LED):-0.5 V से 4.6 V
• LED ड्राइवर पिन वोल्टेज (V_LDR):-0.5 V से 3.6 V
• भंडारण तापमान:-40°C से 100°C
• ESD सुरक्षा (HBM):2000 V

2.2 Recommended Operating Conditions

सामान्य डिवाइस संचालन के लिए।

• बिजली आपूर्ति वोल्टेज (VDD):3.0 V से 3.6 V
• LED पावर वोल्टेज (V_LED):2.8 V से 4.0 V
• कार्य तापमान:-40°C से 85°C
• I2C उच्च स्तर इनपुट:1.5 V से VDD
• I2C निम्न स्तर इनपुट:0 V से 0.4 V

2.3 विद्युत और प्रकाशिकी विनिर्देश

Specifications are typically given at VDD = 1.8V and Ta = 25°C.

2.3.1 शक्ति खपत विशेषताएँ

• आपूर्ति धारा (ALS और PS दोनों सक्रिय):160 uA (टाइपिकल, 100ms माप पुनरावृत्ति दर पर)।
• ALS कार्य धारा:160 uA (टाइपिकल)।
• PS कार्य धारा:57 uA (typical, 8 pulses, 100% duty cycle, 32us pulse width).
• स्टैंडबाय करंट:1 uA (typical).
• स्टैंडबाय से वेक-अप समय:0.25 ms (टाइपिकल मान)।

2.3.2 एंबिएंट लाइट सेंसर विशेषताएँ

• रिज़ॉल्यूशन:13, 14, 15 या 16 बिट्स के प्रभावी रिज़ॉल्यूशन के लिए प्रोग्रामेबल।
• लक्स सटीकता:±10% (विशिष्ट, व्हाइट LED प्रकाश के तहत)।
• डार्क लेवल काउंट:0 से 5 काउंट्स (0 लक्स, 16-बिट रिज़ॉल्यूशन, 512x गेन, 100ms इंटीग्रेशन टाइम पर)।
• इंटीग्रेशन टाइम:प्रोग्राम करने योग्य, 0.2 ms से 200 ms तक की सीमा।
• फ्लिकर शोर दमन:50Hz/60Hz प्रकाश व्यवस्था के लिए, ±5% की त्रुटि।
• स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया:मानव आँख की फोटोपिक प्रतिक्रिया के निकट।

2.3.3 प्रॉक्सिमिटी सेंसर विशेषताएँ

• रिज़ॉल्यूशन:16-बिट प्रभावी रिज़ॉल्यूशन।
• संवेदनशीलता शिखर तरंगदैर्ध्य:940 nm (विशिष्ट मान, एकीकृत अवरक्त एमिटर के लिए)।
• पहचान सीमा:20 cm तक (विशिष्ट मान, पल्स संख्या, लाभ और धारा सेटिंग के अनुसार कॉन्फ़िगर किया जा सकता है)।
• LED पल्स धारा:प्रोग्राम करने योग्य, 186 mA तक (विशिष्ट मान)।
• LED पल्स चौड़ाई:प्रोग्राम करने योग्य: 8, 16, 32 या 64 us.
• LED पल्स संख्या:प्रोग्राम करने योग्य, प्रति माप 1 से 256 पल्स.
• परिवेशी प्रकाश दमन:10 klux (सीधी धूप) तक। इस स्तर से अधिक होने पर, फेल-सेफ फ़ंक्शन गलत ट्रिगरिंग को रोकता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

3.1 ALS स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया

इस सेंसर के एम्बिएंट लाइट फोटोडायोड में CIE फोटोपिक ल्यूमिनोसिटी फ़ंक्शन से मेल खाने वाला फ़िल्टर डिज़ाइन किया गया है, जो मानव आँख के प्रकाश के लिए मानक प्रतिक्रिया को परिभाषित करता है। यह सुनिश्चित करता है कि सेंसर द्वारा रिपोर्ट किया गया लक्स रीडिंग मानव द्वारा अनुभव की गई चमक का सटीक प्रतिनिधित्व करता है, न कि केवल कच्ची विकिरण ऊर्जा का। यह उपयोगकर्ता को प्राकृतिक महसूस होने वाले स्वचालित डिस्प्ले ब्राइटनेस नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।

3.2 PS प्रदर्शन और दूरी संबंध

प्रॉक्सिमिटी सेंसर का प्रदर्शन लक्षण एक मानक परावर्तक वस्तु (आमतौर पर 88% परावर्तन) से दूरी के एक फलन के रूप में परावर्तित सिग्नल शक्ति में प्रकट होता है। यह संबंध अरैखिक है और व्युत्क्रम वर्ग नियम का पालन करता है। ग्राफ दर्शाता है कि एक विशिष्ट सेटअप (जैसे, VDD=1.8V, LED करंट 104mA, 16 पल्स) के तहत, एक स्पष्ट और मापने योग्य सिग्नल प्राप्त किया जा सकता है, जिससे विशिष्ट अनुप्रयोग दूरी (जैसे, फोन रिसीवर डिटेक्शन के लिए 5cm) के लिए एक विश्वसनीय डिटेक्शन थ्रेशोल्ड सेट किया जा सकता है।

3.3 ALS कोणीय प्रतिक्रिया

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. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

LTR-X1503 अल्ट्रा-स्मॉल 8-पिन चिप-स्केल सरफेस माउंट पैकेज में आता है। सटीक आउटलाइन आयाम डेटाशीट के आयाम चित्र में प्रदान किए गए हैं, जिसमें शीर्ष दृश्य, पार्श्व दृश्य और तल दृश्य शामिल हैं, और पैकेज लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, पिन पिच और पैड आकार जैसे महत्वपूर्ण आयामों को चिह्नित किया गया है। यह जानकारी पीसीबी फुटप्रिंट डिजाइन और अंतिम उत्पाद में उचित यांत्रिक फिट सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

4.1 Pin Configuration and Functions

• पिन 1 (VDD):पावर इनपुट (3.0V - 3.6V)।
• पिन 2 (SCL)：I2C सीरियल क्लॉक इनपुट।
• पिन 3 (GND)：ग्राउंड कनेक्शन।
• पिन 4 (LEDA):इंटीग्रेटेड इन्फ्रारेड LED का एनोड कनेक्शन। इसे LED पावर रेल (V_LED) से जोड़ा जाना चाहिए।
• पिन 5 (LDR):LED ड्राइवर कनेक्शन। चूंकि ड्राइवर अंतर्निहित है, इस पिन को खुला (NC) रखा जाना चाहिए।
• पिन 6 (NC):कोई आंतरिक कनेक्शन नहीं। खुला छोड़ा या ग्राउंड किया जा सकता है।
• पिन 7 (INT):सक्रिय-निम्न इंटरप्ट आउटपुट पिन। जब प्रोग्राम किए गए थ्रेशोल्ड के आधार पर प्रॉक्सिमिटी घटना (वस्तु का पता लगाना/हटाना) होती है, तो यह ओपन-ड्रेन आउटपुट निम्न स्तर पर सेट हो जाता है।
• पिन 8 (SDA):I2C सीरियल डेटा इनपुट/आउटपुट (ओपन ड्रेन)।

5. अनुप्रयोग सर्किट और डिजाइन गाइड

5.1 अनुशंसित अनुप्रयोग सर्किट

एक विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट में सेंसर, आवश्यक डिकप्लिंग कैपेसिटर और I2C पुल-अप रेसिस्टर्स शामिल होते हैं।

• पावर डिकप्लिंग:एक 1uF सिरेमिक कैपेसिटर (C1) को VDD और GND के बीच जमीन के जितना करीब संभव हो रखा जाना चाहिए। उच्च आवृत्ति शोर को दबाने के लिए एक अतिरिक्त 0.1uF कैपेसिटर (C2) जोड़ा जा सकता है।
• LED पावर डिकपलिंग:LEDA पिन (और V_LED पावर रेल) और GND के बीच एक 1uF कैपेसिटर (C3) लगाने की सिफारिश की जाती है।
• I2C पुल-अप रेसिस्टर:SCL और SDA लाइनों पर 1 kΩ से 10 kΩ के बीच मान वाले रेसिस्टर्स (Rp1, Rp2) की आवश्यकता होती है। विशिष्ट मान बस कैपेसिटेंस और आवश्यक राइज़ टाइम पर निर्भर करता है; कम मान का अर्थ है मजबूत पुल-अप क्षमता, लेकिन यह करंट खपत बढ़ाता है। यदि INT लाइन का उपयोग किया जाता है, तो समान पुल-अप रेसिस्टर्स की आवश्यकता हो सकती है।

5.2 पावर अनुक्रम

प्रमुख आवश्यकताएँ:संभावित लैच-अप या क्षति को रोकने के लिए सही पावर अनुक्रम का पालन करना आवश्यक है।

• पावर-ऑन:VDD (मुख्य लॉजिक पावर) कोपहलेपावर ऑन।
• पावर ऑफ:V_LED को VDD से कम होना चाहिए।पहले VDD.

पावर ऑफ।

6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

यह घटक एक सतह माउंट डिवाइस है, जिसे बड़े पैमाने पर इलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण में आम रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए डिज़ाइन किया गया है।

6.1 रिफ्लो सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल

• हालांकि विशिष्ट डेटाशीट तापमान प्रोफाइल का विस्तृत विवरण नहीं दे सकती है, लेकिन मानक लीड-फ्री (RoHS अनुपालन) रीफ्लो प्रोफाइल लागू होती है। इसमें आम तौर पर शामिल हैं:प्रीहीट/तापन:
• फ्लक्स को सक्रिय करने और थर्मल शॉक को कम करने के लिए लगभग 150-200°C तक धीमी गति से तापन (1-3°C/सेकंड)।प्रीहीटिंग ज़ोन:
• 150-200°C पर 60-120 सेकंड के लिए एक पठार बनाए रखें, ताकि संपूर्ण सर्किट बोर्ड का तापमान एक समान हो और वाष्पशील पदार्थ वाष्पित हो जाएं।रिफ्लो ज़ोन:
• शीघ्रता से चरम तापमान तक गर्म करें। चरम तापमान पैकेज की अधिकतम रेटेड सीमा से अधिक नहीं होना चाहिए (यह अल्प समय के लिए 260°C हो सकता है, उदाहरण के लिए 245°C से ऊपर 10-30 सेकंड)।ठंडा करना:

नियंत्रित शीतलन चरण।

कृपया पैकेज की नमी संवेदनशीलता स्तर की जाँच करें, यदि डिवाइस अपने रेटेड सीमा से अधिक पर्यावरणीय आर्द्रता के संपर्क में आया है, तो उचित बेकिंग और हैंडलिंग प्रक्रियाओं का पालन करें।

6.2 भंडारण की शर्तें

7. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

LTR-X1503 स्वचालित प्लेसमेंट मशीन के लिए उपयुक्त रील टेप के रूप में उपलब्ध है।

• पार्ट नंबर:LTR-X1503
• पैकेजिंग प्रकार:8-पिन चिप स्केल पैकेज।
• पैकेज:रील।
• प्रति रील मानक मात्रा:3,000 पीस।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• स्मार्टफोन/टैबलेट:स्वचालित स्क्रीन चमक समायोजन (ALS) और कॉल के दौरान डिवाइस को कान के पास लाने पर स्क्रीन बंद/टच निष्क्रिय (PS)।
• लैपटॉप और मॉनिटर:बिजली की खपत बचाने और देखने में आराम बढ़ाने के लिए परिवेशी प्रकाश के आधार पर गतिशील बैकलाइट समायोजन।
• वियरेबल डिवाइस:जेस्चर वेक या उपयोगकर्ता की टकटकी पर सक्रियता प्रदर्शित करना (PS), और चमक प्रबंधन।
• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स:घरेलू उपकरणों में स्वचालित स्विच नियंत्रण, संपर्क रहित स्विच और उपस्थिति पहचान।

8.2 डिज़ाइन विचार एवं सर्वोत्तम अभ्यास

• ऑप्टिकल पथ:सुनिश्चित करें कि परिवेश प्रकाश सेंसर के पास स्पष्ट, अवरोध-मुक्त ऑप्टिकल पथ है। प्रॉक्सिमिटी सेंसर के लिए, एक विंडो या छिद्र डिज़ाइन करें ताकि इन्फ्रारेड प्रकाश प्रभावी ढंग से उत्सर्जित हो सके और परावर्तित प्रकाश प्रभावी ढंग से वापस आ सके। सेंसर को गहरे रंग या इन्फ्रारेड अवशोषित करने वाली सामग्री के पीछे रखने से बचें।
• इन्फ्रारेड हस्तक्षेप:प्रॉक्सिमिटी सेंसर 940nm इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग करता है। सूर्य के प्रकाश और कुछ कृत्रिम प्रकाश स्रोतों में इन्फ्रारेड घटक शामिल होते हैं। सेंसर की उच्च परिवेश प्रकाश दमन और क्रॉसटॉक उन्मूलन क्षमताएं सहायक होती हैं, लेकिन इसे सीधे, तीव्र इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतों से दूर रखने से प्रदर्शन में सुधार हो सकता है।
• I2C बस प्रबंधन:मुख्य MCU को नींद मोड में ले जाने के लिए इंटरप्ट कार्यक्षमता का उपयोग करें, और केवल प्रॉक्सिमिटी घटना होने पर ही उसे जगाएं। परिवेशी प्रकाश सेंसर को मध्यम दर (जैसे, प्रति सेकंड एक बार) पर पोल करें, जब तक कि तेज रोशनी परिवर्तनों को ट्रैक करने की आवश्यकता न हो।
• थ्रेशोल्ड कैलिब्रेशन:अंतिम उत्पाद आवरण के अंदर प्रॉक्सिमिटी सेंसर का पता लगाने वाला थ्रेशोल्ड कैलिब्रेट करना होगा, ताकि कवर ग्लास की मोटाई, परावर्तन और आंतरिक परावर्तन (क्रॉसटॉक) को ध्यान में रखा जा सके। यह आमतौर पर विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान किया जाता है।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

LTR-X1503 competes in the integrated ALS/PS solution market. Its key differentiating advantages may include:

• High Integration:इन्फ्रारेड एमिटर और सेंसर को एक ही पैकेज में एकीकृत करना एक महत्वपूर्ण लाभ है, जो अलग-अलग इन्फ्रारेड एलईडी की आवश्यकता वाले समाधानों की तुलना में बिल ऑफ मटेरियल को कम करता है और ऑप्टिकल अलाइनमेंट को सरल बनाता है।
• प्रदर्शन:दोनों सेंसर 16-बिट रिज़ॉल्यूशन, उच्च परिवेश प्रकाश दमन (10 klux), और प्रोग्राम करने योग्य माप पैरामीटर जैसी विशेषताओं से लैस हैं, जो डिज़ाइन लचीलापन और मजबूत प्रदर्शन प्रदान करते हैं।
• ऊर्जा दक्षता:बैटरी से चलने वाले उपकरणों के लिए प्रतिस्पर्धी रूप से कम ऑपरेटिंग करंट और स्टैंडबाय करंट महत्वपूर्ण है।
• डिजिटल इंटरफ़ेस:I2C इंटरफ़ेस एक मानक और व्यापक रूप से समर्थित बस है, जिससे एकीकरण सरल और सीधा हो जाता है।

10. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

10.1 प्रॉक्सिमिटी सेंसर की पहचान दूरी कैसे सेट करें?

पहचान दूरी एक एकल, निश्चित पैरामीटर नहीं है, बल्कि कई विन्यास योग्य सेटिंग्स का परिणाम है: LED पल्स करंट, पल्स चौड़ाई, पल्स संख्या और रिसीवर गेन। LED करंट, पल्स संख्या या गेन बढ़ाकर, परावर्तित सिग्नल की ताकत बढ़ती है, जिससे अधिक दूरी या कम परावर्तन क्षमता वाली वस्तुओं का पता लगाया जा सकता है। विशिष्ट "पहचान" थ्रेशोल्ड उपयोगकर्ता द्वारा इंटरप्ट थ्रेशोल्ड रजिस्टर में सेट किया जाता है, जो अंतिम उत्पाद में वांछित दूरी पर प्रॉक्सिमिटी सेंसर डेटा काउंट को चरित्रित करके किया जाता है।

10.2 VDD और V_LED के बीच बिजली अनुक्रम (पावर सीक्वेंस) महत्वपूर्ण क्यों है?

गलत अनुक्रम से आंतरिक ESD सुरक्षा संरचना या लॉजिक सर्किट के माध्यम से बड़ी सर्ज करंट प्रवाहित हो सकती है, जिससे लैच-अप हो सकता है - एक उच्च-धारा स्थिति जो डिवाइस क्षति का कारण बन सकती है। निर्दिष्ट अनुक्रम (पहले VDD, फिर V_LED पावर-अप; पहले V_LED, फिर VDD पावर-डाउन) का पालन करने से यह सुनिश्चित होता है कि उच्च वोल्टेज वाले LED पावर को लागू करने या हटाने से पहले आंतरिक ट्रांजिस्टर को सही ढंग से बायस किया जाता है।

10.3 प्रॉक्सिमिटी सेंसर के लिए, "क्रॉसटॉक कैंसलेशन" का क्या अर्थ है?

क्रॉसटॉक डिवाइस मॉड्यूल या उसके कवर के भीतर आंतरिक प्रतिबिंब को संदर्भित करता है, जहां ट्रांसमीटर से अवरक्त प्रकाश बाहरी वस्तु से परावर्तित हुए बिना सीधे प्रॉक्सिमिटी सेंसर फोटोडायोड तक पहुंच जाता है। यह एक पृष्ठभूमि ऑफसेट उत्पन्न करता है, जिससे गलत ट्रिगरिंग या संवेदनशीलता में कमी हो सकती है। LTR-X1503 एक एल्गोरिदम (आमतौर पर LED बंद होने पर बेसलाइन मापन शामिल) का उपयोग करके इस क्रॉसटॉक घटक को मापता है और अंतिम प्रॉक्सिमिटी सेंसर डेटा से घटाता है, जिससे वस्तु पहचान की सटीकता बढ़ जाती है।

10.4 परिवेशी प्रकाश सेंसर 50/60Hz फ्लिकर दमन कैसे प्राप्त करता है?

एसी मेन्स द्वारा संचालित गरमागरम और फ्लोरोसेंट लैंप 100Hz या 120Hz (लाइन आवृत्ति का दोगुना) पर तीव्रता में उतार-चढ़ाव करते हैं। यदि सेंसर का एकीकरण समय फ्लिकर अवधि का पूर्णांक गुणक है (उदाहरण के लिए, 10ms, 20ms, 100ms), तो यह पूर्ण प्रकाश चक्र का औसत निकालता है, जिससे परिवर्तनों को रद्द करके एक स्थिर लक्स रीडिंग प्रदान की जाती है। इस दमन को प्राप्त करने के लिए सेंसर का एकीकरण समय इन अवधियों के पूर्णांक गुणकों के लिए प्रोग्रामेबल है।

11. डिज़ाइन एवं उपयोग केस स्टडी

11.1 स्मार्टवॉच में ऊर्जा-कुशल डिस्प्ले नियंत्रण का कार्यान्वयन

परिदृश्य:स्मार्टवॉच को बैटरी लाइफ को अधिकतम करने की आवश्यकता है। डिस्प्ले को बाहर तेज रोशनी में चमकीला, घर के अंदर मंद, और जब देखा नहीं जा रहा हो (उदाहरण के लिए, जब उपयोगकर्ता अपना हाथ नीचे करता है) तो पूरी तरह बंद हो जाना चाहिए।

LTR-X1503 का उपयोग करके कार्यान्वित करें:

1. ALS भूमिका:परिवेशी प्रकाश सेंसर को 16-बिट रिज़ॉल्यूशन और 100ms इंटीग्रेशन समय (फ्लिकर दमन के लिए) के साथ कॉन्फ़िगर किया गया है। मुख्य MCU प्रति सेकंड I2C के माध्यम से परिवेशी प्रकाश सेंसर डेटा पढ़ता है। लक्स मान को एक लुकअप टेबल या एल्गोरिदम के माध्यम से डिस्प्ले बैकलाइट के अनुरूप PWM ड्यूटी साइकिल पर मैप किया जाता है, जिससे सहज स्वचालित चमक समायोजन प्राप्त होता है।
2. PS भूमिका:प्रॉक्सिमिटी सेंसर को अपेक्षित देखने की दूरी (उदाहरण के लिए, लगभग 30cm) के आधार पर उपयुक्त पल्स करंट और संख्या के साथ कॉन्फ़िगर किया गया है। इंटरप्ट थ्रेशोल्ड सेट करें: एक "ऑब्जेक्ट रिमूवल" (वॉच न देखना) के लिए निचली सीमा, और एक "ऑब्जेक्ट डिटेक्शन" (वॉच देखने के लिए उठाना) के लिए ऊपरी सीमा। INT पिन को MCU पर वेक-अप क्षमता वाले GPIO से जोड़ा गया है।
3. ऊर्जा संरक्षण कार्यप्रवाह:
   • जब उपयोगकर्ता अपना हाथ नीचे करता है, तो प्रॉक्सिमिटी सेंसर की गणना निचली सीमा से नीचे चली जाती है, जिससे एक इंटरप्ट ट्रिगर होता है।
   • MCU नींद से जागता है, इंटरप्ट स्थिति पढ़ता है, और डिस्प्ले को कम बिजली खपत वाली बंद स्थिति में जाने का आदेश देता है।
   • फिर MCU स्वयं और सेंसर (संभवतः कम बिजली वाली प्रॉक्सिमिटी सेंसर मॉनिटरिंग मोड को छोड़कर) को फिर से स्लीप मोड में ले जा सकता है।
   • जब उपयोगकर्ता घड़ी देखने के लिए अपना हाथ उठाता है, तो प्रॉक्सिमिटी सेंसर किसी वस्तु का पता लगाता है, एक इंटरप्ट ट्रिगर करता है, MCU को जगाता है, और फिर MCU डिस्प्ले और एनवायरनमेंटल लाइट सेंसर को पूरी तरह से पावर देता है ताकि सही समय उचित चमक के साथ दिखाया जा सके।

हमेशा चालू रहने वाली या केवल समय-नियंत्रित डिस्प्ले की तुलना में, यह संयोजन सिस्टम की औसत बिजली खपत को काफी कम कर देता है।

12. कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त परिचय

12.1 परिवेशी प्रकाश संवेदन सिद्धांत

परिवेशी प्रकाश संवेदन कार्य फोटोडायोड पर आधारित है, जो एक अर्धचालक उपकरण है जिसमें उत्पन्न सूक्ष्म धारा उस पर पड़ने वाले प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होती है। LTR-X1503 में, इस फोटोडायोड पर एक ऐसा फिल्टर लगा होता है जो मानव आँख की संवेदनशीलता का पूरे दृश्यमान स्पेक्ट्रम में अनुकरण करता है। उत्पन्न फोटोकरंट बहुत कम (पिकोएम्पीयर से नैनोएम्पीयर स्तर) होता है। एकीकृत ट्रांसइम्पीडेंस एम्पलीफायर इस धारा को वोल्टेज में परिवर्तित करता है, जिसे फिर एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर द्वारा डिजिटल बनाया जाता है। डिजिटल मान को संसाधित किया जाता है और I2C रजिस्टर के माध्यम से प्रदान किया जाता है, जो गिनती में व्यक्त प्रदीप्ति का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे कैलिब्रेशन फॉर्मूला का उपयोग करके लक्स इकाइयों में परिवर्तित किया जा सकता है।

12.2 प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग सिद्धांत

प्रॉक्सिमिटी सेंसर सक्रिय अवरक्त परावर्तन सिद्धांत पर कार्य करता है। एकीकृत अवरक्त LED मानव आँखों के लिए अदृश्य 940nm लघु स्पंदित प्रकाश उत्सर्जित करता है। एक स्वतंत्र, समर्पित फोटोडायोड (परिवेशी प्रकाश संवेदन डायोड से भिन्न) रिसीवर के रूप में कार्य करता है। जब कोई वस्तु सीमा के भीतर होती है, तो उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश का कुछ भाग वस्तु से परावर्तित होकर रिसीवर फोटोडायोड पर वापस आता है। सेंसर प्रत्येक LED स्पंद के दौरान और बाद में प्राप्त परावर्तित प्रकाश की मात्रा को मापता है। इस संकेत की तुलना परिवेशी अवरक्त स्तर (LED बंद होने पर मापा गया) से करने और क्रॉसटॉक उन्मूलन के बाद, सेंसर एक प्रॉक्सिमिटी डेटा काउंट की गणना करता है। काउंट जितना अधिक होगा, वस्तु उतनी ही निकट या परावर्तन क्षमता उतनी ही अधिक होगी। इस काउंट की तुलना उपयोगकर्ता-प्रोग्राम किए गए थ्रेशोल्ड से करके एक इंटरप्ट ट्रिगर किया जाता है।

13. तकनीकी रुझान

LTR-X1503 जैसे एकीकृत ऑप्टिकल सेंसर का बाजार इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में कई स्पष्ट रुझानों द्वारा संचालित है:

• लघुरूपण:पतले, बड़ी स्क्रीन और बड़ी बैटरी वाले उपकरणों में फिट होने के लिए छोटे पैकेज आकारों (जैसे चिप-स्केल) की निरंतर मांग।
• एकीकरण में वृद्धि:प्रवृत्ति केवल परिवेशी प्रकाश संवेदन और निकटता संवेदन को जोड़ने से आगे बढ़ रही है। भविष्य के सेंसर अधिक परिवेशी सेंसर (रंग, इशारा, उड़ान का समय) को एकीकृत कर सकते हैं, जिससे सिस्टम की जटिलता और कम हो जाएगी।
• एज इंटेलिजेंस:सेंसर अधिक ऑन-चिप प्रोसेसिंग क्षमता प्राप्त कर रहे हैं। भविष्य के संस्करण न केवल कच्चा डेटा प्रदान कर सकते हैं, बल्कि आंतरिक रूप से लक्स गणना, निकटता स्टेट मशीन लॉजिक और इशारा पहचान भी निष्पादित कर सकते हैं, केवल मुख्य प्रोसेसर को उच्च-स्तरीय घटना सूचनाएं भेजकर, जिससे सिस्टम बिजली खपत और बचत होती है।
• प्रदर्शन सुधार:सटीकता, गतिशील सीमा और बिजली की खपत के लिए अपेक्षाएं लगातार बढ़ रही हैं। सेमीकंडक्टर प्रक्रिया और ऑप्टिकल डिज़ाइन में प्रगति ने कम शोर, उच्च रिज़ॉल्यूशन ADC और अधिक कुशल LED को संभव बनाया है।
• मानकीकरण और सॉफ़्टवेयर समर्थन:मजबूत और मानकीकृत सॉफ़्टवेयर ड्राइवर (उदाहरण के लिए, Android, Linux के लिए) हार्डवेयर प्रदर्शन के समान महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं, जिससे डिवाइस निर्माताओं के उत्पादों के बाजार में आने का समय कम हो रहा है।