LTR-X130P Sensor ya Mwanga - Sensor ya Ujirani na Mwangaza wa Mazingira - Interface ya I2C - 1.7V hadi 3.6V - Waraka wa Kiufundi

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTR-X130P ni sensor ya mwanga iliyojumuishwa sana, ya chini-voltage inayounganisha utambuzi wa ujirani (PS) na utambuzi wa mwangaza wa mazingira (ALS) ndani ya kifurushi kimoja, kidogo, kisicho na risasi cha ChipLED. Dhamira yake ya msingi ni kuwezesha utambuzi wa kina wa vitu na kipimo cha mwanga katika programu zenye nafasi ndogo na zinazotumia betri.

Faida kuu ya sensor hii iko katika ujumuishaji wake wa kiwango cha mfumo. Ina emitter ya infrared (LED) iliyojengwa ndani, photodiodes zinazoonekana na za infrared, vigeuzi vya analogi-hadi-digital (ADC), kikidhibiti cha kukatiza kinachoweza kupangwa, na interface kamili ya dijiti ya I2C. Ujumuishaji huu hupunguza sana idadi ya vipengele vya nje na kurahisisha mpangilio wa PCB. Kipengele muhimu cha utendaji ni uwezo wake bora wa kukandamiza mwangaza wa mazingira, unaoweza kufanya kazi kwa usahihi chini ya hali ya jua moja kwa moja hadi lux 100,000, na kufanya iweze kutumika kwa mazingira ya nje au ya ndani yenye mwanga mkali. Kazi ya kukatiza inayoweza kupangwa huruhusu microcontroller kuwa mwenyeji kuingia katika hali za usingizi za nguvu chini, na kuamsha tu wakati viwango maalum vya ujirani vinapovukwa, na hivyo kuongeza ufanisi wa nguvu ya mfumo mzima - jambo muhimu kwa vifaa vya rununu na vinavyobebeka.

Soko lengwa linajumuisha anuwai ya vifaa vya elektroniki vya watumiaji na vya kompyuta. Matumizi yake makuu ni pamoja na kupunguza kiotomatiki cha taa ya nyuma ya onyesho na udhibiti wa mwangaza katika simu za mkononi, kompyuta kibao, kompyuta za mkononi, na monita, ambapo inaboresha uzoefu wa mtumiaji na kuokoa nguvu. Zaidi ya hayo, uwezo wake wa kutambua vitu hadi sentimita 10 hutumiwa kwa vipengele kama vile udhibiti wa ishara bila kugusa, utambuzi wa uwepo (k.m., kuzima onyesho wakati mtumiaji anapoondoka), na kuepuka vikwazo rahisi katika vifaa mbalimbali.

2. Uchambuzi wa Kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Vipimo vya Umeme na Mwanga

Vipimo vyote kwa kawaida hupimwa kwa VDD = 2.8V na joto la uendeshaji (T_ope) la 25°C, isipokuwa ikisemwa vinginevyo.

Tabia za Nguvu:
Sensor hii inafanya kazi kutoka kwa anuwai ya voltage ya usambazaji ya 1.7V hadi 3.6V, inayolingana na matokeo ya kawaida ya betri na reli za nguvu zilizodhibitiwa. Mkondo wa usambazaji wa kawaida wakati wa kipimo cha kazi ni 95 µA kwa mzunguko wa juu wa wajibu. Kipengele muhimu cha kuokoa nguvu ni hali ya kusubiri (kuzima), ambayo hutumia µA 1 tu. Wakati wa kuamsha kutoka hali hii ya kusubiri hadi utayari wa kipimo cha kazi kwa kawaida ni ms 10, na kuruhusu majibu ya haraka huku ikidumisha matumizi ya wastani ya nguvu chini sana.

Tabia za Sensor ya Ujirani (PS):
Kazi ya PS inaweza kusanidiwa sana. Azimio la ufanisi linaweza kuchaguliwa kati ya bits 8, 9, 10, na 11, na kuruhusu wabunifu kubadilishana usahihi wa kipimo kwa kasi ya ubadilishaji. Emitter ya infrared iliyojumuishwa inafanya kazi kwenye urefu wa wimbi la kilele cha nm 940. Mkondo wa kuendesha LED unaweza kupangwa katika hatua: 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100, na 125 mA, na kuwezesha urekebishaji wa anuwai ya utambuzi na matumizi ya nguvu. LED inapiga mipigo kwa mzunguko wa 60 kHz hadi 100 kHz na mzunguko wa wajibu wa 50%. Idadi ya mipigo kwa kila mzunguko wa kipimo inaweza kusanidiwa kutoka 1 hadi 255, na kuathiri moja kwa moja wakati wa ujumuishaji na usikivu. Chini ya hali za kawaida (mipigo 32, 60 kHz, kuendesha 100 mA, lengo la kadi ya kijivu 18%), sensor inaweza kutambua vitu kwa umbali wa hadi sentimita 10. Ukinzani wake wa mwangaza wa mazingira umebainishwa kwa hadi klux 100 za jua moja kwa moja.

2.2 Viwango vya Juu Kabisa na Hali za Uendeshaji

Viwango vya Juu Kabisa:Hizi ni mipaka ya mkazo ambayo haipaswi kuzidi, hata kwa muda mfupi, ili kuzuia uharibifu wa kudumu. Voltage ya usambazaji (VDD) haipaswi kuzidi 4.0V. Pini za dijiti za I/O (SCL, SDA, INT) na pini ya LDR zina anuwai ya voltage ya -0.5V hadi +4.0V. Kifaa kinaweza kuhifadhiwa kwenye joto kati ya -40°C na +100°C.

Hali Zilizopendekezwa za Uendeshaji:Hizi hufafanua mazingira ya kawaida ya uendeshaji kwa utendaji wa kuaminika. VDD inapaswa kudumishwa kati ya 1.7V na 3.6V. Usambazaji wa anode ya LED (VLED) unahitaji chanzo tofauti cha 3.0V hadi 4.5V. Interface ya I2C hutambua mantiki ya juu (V_I2Chigh) kwa ≥1.5V na mantiki ya chini (V_I2Clow) kwa ≤0.4V. Anuwai kamili ya joto la uendeshaji ni -40°C hadi +85°C, na kuhakikisha utendaji katika mazingira magumu.

2.3 Tabia za Umeme za AC (Interface ya I2C)

Sensor inasaidia mawasiliano ya I2C ya hali ya kawaida (100 kHz) na hali ya haraka (400 kHz). Vigezo muhimu vya wakati ni pamoja na: mzunguko wa saa ya SCL (f_SCL) kutoka 0 hadi 400 kHz, wakati wa bure wa basi (t_BUF) ya chini ya 1.3 µs, kipindi cha chini cha SCL (t_LOW) ya chini ya 1.3 µs, kipindi cha juu cha SCL (t_HIGH) ya chini ya 0.6 µs, na wakati wa usanidi wa data (t_SU:DAT) ya chini ya 100 ns. Nyakati za kupanda na kushuka kwa ishara za SDA na SCL lazima ziwe chini ya 300 ns. Kichujio cha ingizo kinakandamiza vishindo vya kelele fupi kuliko 50 ns.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka huu hutoa grafu za kawaida za utendaji muhimu kwa ubunifu.

Hesabu ya PS dhidi ya Umbali:Mviringo huu unaonyesha uhusiano kati ya matokeo ya dijiti ya awali (hesabu ya PS) kutoka kwa sensor na umbali wa kadi ya kawaida ya kijivu ya kutafakari 18%. Mviringo huu kwa kawaida sio wa mstari, na unaonyesha ongezeko la haraka la hesabu kadiri umbali unavyopungua karibu sana na sensor, na kufuatwa na kupungua kwa hatua zaidi kadiri umbali unavyoongezeka. Grafu hii ni muhimu sana kwa kusanidi sensor na kuweka viwango vifaa vya kukatiza kwa anuwai maalum za utambuzi katika programu.

Majibu ya Pembe ya Emitter:Mchoro huu unaonyesha muundo wa mionzi ya anga ya LED ya infrared iliyojengwa ndani. Unaonyesha ukali wa mwanga wa IR unaotolewa kama kazi ya pembe kutoka kwa mhimili wa kati (kwa kawaida ni ramani ya polar). Muundo wa kawaida wa kifurushi hiki unaweza kuonyesha usambazaji mpana, kama wa Lambertian. Kuelewa muundo huu ni muhimu kwa ubunifu wa mitambo, kwani huathiri uwanja wa mtazamo na eneo la utambuzi la sensor ya ujirani. Ulinganifu unaofaa wa dirisha lolote la kifuniko au lenzi na muundo huu ni muhimu ili kufikia anuwai maalum ya sentimita 10.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

LTR-X130P imewekwa ndani ya kifurushi cha ChipLED cha pini 8 cha kusakinishwa kwenye uso. Vipimo vya muhtasari vinatolewa kwenye waraka huu na vipimo vyote katika milimita. Toleo la vipimo kwa vipengele visivyobainishwa ni ±0.2 mm. Kifurushi kimeundwa kwa michakato ya kawaida ya kuchukua-na-kuweka otomatiki na kuuza tena inayotumika katika utengenezaji wa elektroniki wa wingi.

5. Miongozo ya Kuuza na Kukusanyika

Ingawa wasifu maalum wa kuuza tena haujaelezwa kwa kina katika dondoo lililotolewa, kifaa hiki kimekusudiwa kwa usanidi wa kawaida wa teknolojia ya kusakinishwa kwenye uso (SMT). Inapendekezwa kufuata miongozo ya JEDEC J-STD-020 kwa wasifu wa kuuza tena bila risasi. Kiwango cha unyevu (MSL) kinapaswa kuthibitishwa kutoka kwa vipimo kamili vya kifurushi. Vifaa kwa kawaida hutoa kwenye mfuko kavu na dawa ya kukausha na vinapaswa kupikwa kulingana na taratibu za kawaida ikiwa kadi ya kiashiria cha unyevu ya mfuko inaonyesha mfiduo mkubwa wa unyevu kabla ya matumizi.

6. Taarifa ya Ufungaji na Kuagiza

Ufungaji wa kawaida wa LTR-X130P ni Tape na Reel, unaolingana na vifaa vya usanidi otomatiki. Kila reel ina vitengo 8000. Nambari ya sehemu ni LTR-X130P.

7. Mapendekezo ya Ubunifu wa Programu

7.1 Sakiti ya Kawaida ya Programu

Sakiti iliyopendekezwa ya programu inasisitiza mambo muhimu ya kuzingatia katika ubunifu. Hitaji la msingi ni kujitenga kwa usambazaji wa dijiti (VDD, 1.7-3.6V) na usambazaji wa anode ya LED (VLED, 3.0-4.5V). Kujitenga huku ni lazima ili kuhakikisha mkondo thabiti wa kuendesha LED na kuzuia kelele kutoka kwa mipigo ya LED kuingia kwenye reli nyeti za usambazaji wa analogi na dijiti. Sakiti hii inajumuisha vipinga vya kuvuta juu (Rp1, Rp2, Rp3) kwenye mistari ya SDA, SCL, na INT. Thamani yao (1 kΩ hadi 10 kΩ) inapaswa kuchaguliwa kulingana na uwezo wa jumla wa basi na wakati unaotaka wa kupanda ili kukidhi vipimo vya I2C. Vipinga vya kujitenga ni muhimu: capacitor ya 1 µF ±20% ya seramiki ya X7R/X5R (C1) inapaswa kuwekwa karibu iwezekanavyo na pini ya VDD, na capacitor ya 0.1 µF (C2) pia inapendekezwa. Capacitor sawa ya 1 µF (C3) hutumiwa kwenye mstari wa VLED.

7.2 Usanidi wa Pini na Kazi

• Pini 1 (SDA):Mstari wa data wa serial wa I2C (kuelekea pande mbili).
• Pini 2 (INT):Matokeo ya kukatiza yanayofanya kazi chini. Inathibitisha wakati tukio la ujirani linaloweza kupangwa litatokea.
• Pini 3 (LDR):Inaunganishwa na cathode ya LED. Wakati wa kutumia dereva wa ndani, pini hii imeunganishwa na Pini 4 (LEDK).
• Pini 4 (LEDK):Uunganisho wa cathode ya LED.
• Pini 5 (LEDA):Uunganisho wa anode ya LED. Lazima itolewe kutoka kwa reli tofauti ya VLED (3.0-4.5V).
• Pini 6 (GND):Ardhi ya mfumo.
• Pini 7 (SCL):Ingizo la saa ya serial ya I2C.
• Pini 8 (VDD):Ingizo la usambazaji wa nguvu wa dijiti (1.7-3.6V).

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

LTR-X130P inajitofautisha kupitia ujumuishaji wa juu na utendaji thabiti katika hali changamano. Ikilinganishwa na suluhisho tofauti (LED tofauti ya IR, photodiode, na IC ya kurekebisha ishara), inatoa eneo ndogo sana, mchakato rahisi wa kubuni, na kupunguza orodha ya vifaa (BOM). Ikilinganishwa na sensor zingine zilizojumuishwa za ujirani, faida zake kuu ni pamoja na ukinzani wa juu sana wa mwangaza wa mazingira wa klux 100, ambao ni bora kuliko washindani wengi, na mipangilio rahisi, inayoweza kupangwa ya mkondo wa LED na hesabu ya mipigo ambayo huruhusu urekebishaji mzuri kwa mahitaji maalum ya anuwai, nguvu, na wakati wa majibu. Ukataji wa kiwanda huhakikisha tofauti ndogo kati ya vitengo, na kuboresha mavuno ya utengenezaji na uthabiti katika bidhaa za mwisho.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q: Kwa nini VDD na VLED lazima ziwe reli tofauti za nguvu?
A: Mipigo ya LED inaweza kuchukua mkondo mkubwa (hadi 125 mA). Kushiriki reli moja ya usambazaji kungeweza kusababisha kushuka kwa voltage kubwa au kelele kwenye mstari wa VDD, ambayo inaweza kusumbua mbele nyeti ya analogi na mantiki ya dijiti ya sensor, na kusababisha usomaji usio sahihi au matukio ya kuanzisha upya. Reli tofauti hujitenga kelele hii.

Q: Ninawezaje kuongeza anuwai ya utambuzi zaidi ya sentimita 10?
A: Anuwai huathiriwa na mkondo wa LED, idadi ya mipigo, na kutafakari kwa lengo. Ili kuongeza anuwai, unaweza kupanga mkondo wa juu wa LED (hadi 125 mA) na/au kuongeza idadi ya mipigo kwa kila kipimo (hadi 255). Kumbuka kuwa hii itaongeza matumizi ya nguvu kwa kila mzunguko wa kipimo.

Q: Kazi ya kukatiza inasaidiaje kuokoa nguvu?
A> Badala ya microcontroller kuwa mwenyeji kuchunguza sensor kila wakati kwa usomaji (kudumisha basi ya I2C na CPU zikifanya kazi), sensor inaweza kusanidiwa na viwango vya juu na vya chini vya ujirani. Mwenyeji huweka sensor na yenyewe katika hali ya nguvu chini. Ni wakati tu kitu kinapoingia au kuondoka kwenye eneo lililofafanuliwa la ujirani ndipo sensor inathibitisha mstari wa INT, na kuamsha mwenyeji kuchukua hatua. Hii hupunguza shughuli za mfumo.

Q: Madhumuni ya kipengele cha kufuta crosstalk ni nini?
A: Katika kifurushi kidogo, mwanga fulani wa IR kutoka kwa emitter ya ndani unaweza kuvuja moja kwa moja au kutafakari ndani kwenye photodiode bila kugonga kitu cha nje. Hii huunda ishara ya kudumu ya "crosstalk". Sensor hii inajumuisha sakiti ya kupima na kutoa kwa dijiti mabadiliko haya, na kuhakikisha kuwa hesabu ya ujirani inawakilisha kweli mwanga uliotafakari kutoka kwa kitu cha nje.

10. Uchambuzi wa Kesi za Ubunifu na Matumizi

Uchambuzi wa Kesi 1: Usimamizi wa Onyesho la Simu ya Mkono:Katika simu ya mkono, LTR-X130P huwekwa karibu na kipokezi sauti. Wakati mtumiaji analeta simu kwenye sikio lake wakati wa simu, sensor hutambua ujirani wa kichwa (ndani ya ~2-5 cm). Inasababisha kukatiza kwa processor ya programu, ambayo kisha huzima onyesho la skrini ya kugusa ili kuzuia kugusa kwa shavu kwa bahati na kupunguza mwangaza wa taa ya nyuma ili kuokoa nguvu. Wakati simu inapohamishwa mbali, onyesho hurudishwa.

Uchambuzi wa Kesi 2: Utambuzi wa Uwepo wa Kioski ya Mawasiliano:Kioski ya habari ya umma hutumia sensor kutambua wakati mtu anapokaribia ndani ya sentimita 50. Baada ya kutambuliwa, inaamka kutoka hali ya usingizi ya nguvu chini, huamsha onyesho, na kuonyesha kitanzi cha kuvutia. Ikiwa hakuna mtu anayetambuliwa kwa kipindi kilichowekwa, inarudi kwenye usingizi, na kupunguza sana matumizi ya nishati ikilinganishwa na kufanya kazi 24/7.

11. Kanuni za Uendeshaji

LTR-X130P inafanya kazi kwa kanuni ya utambuzi wa ujirani wa infrared na utambuzi wa mwangaza wa mazingira wa photometric. Kwa kipimo cha ujirani, microcontroller ya ndani husababisha LED ya infrared iliyojumuishwa kutoa mfululizo wa mipigo iliyorekebishwa kwa nm 940. Kitu chochote mbele ya sensor hutafakari sehemu ya mwanga huu nyuma. Photodiode maalum inayohisi IR hubadilisha ukali wa mwanga uliotafakari kuwa mkondo mdogo wa mwanga. Mkondo huu unajumuishwa na kubadilishwa kuwa thamani ya dijiti na ADC ya azimio la juu. Nguvu ya thamani hii ya dijiti (hesabu ya PS) ni sawia na kutafakari na ujirani wa kitu. Sensor hupima wakati huo huo mwangaza wa mazingira kwa kutumia photodiode tofauti ya mwanga unaoonekana, ambayo matokeo yake yanachakatwa ili kutoa sehemu ya IR ya mazingira kutoka kwa ishara ya ujirani, na kuongeza usahihi.

Mawasiliano ya I2C hufuata itifaki za kawaida. Kifaa kina anwani ya kudumu ya mtumwa wa bits 7 ya 0x53. Kikidhibiti kikuu hutumia anwani hii kuandika rejista za usanidi (k.m., kuweka mkondo wa LED, hesabu ya mipigo, viwango vya kukatiza) na kusoma tena data ya ujirani na mwangaza wa mazingira. Itifaki za kusoma na kuandika, zikiwemo uandishi mmoja, uandishi wa mfululizo, na usomaji wa umbizo uliounganishwa (ANZA iliyorudiwa), unatekelezwa kulingana na vipimo vya I2C.

12. Mienendo ya Teknolojia

Mageuzi ya sensor kama LTR-X130P hufuata mienendo kadhaa wazi ya tasnia. Kuna msukumo wa kuendelea kuelekea ujumuishaji wa juu zaidi, kwa kuchanganya kazi zaidi (k.m., utambuzi wa rangi, utambuzi wa ishara) ndani ya vifurushi vimoja huku ikipunguza eneo. Ufanisi wa nguvu bado ni muhimu zaidi, na kusukuma kwa mikondo ya chini ya kazi na ya kusubiri na mipango mahiri ya kuamsha. Utendaji katika mazingira magumu unaboresha, na ukinzani bora wa jua na anuwai pana za joto. Zaidi ya hayo, kuna mwenendo wa kuelekea sensor "zenye akili" zenye algoriti zilizojumuishwa ambazo hutoa data ya kiwango cha juu, iliyochakatwa awali (k.m., bendera za "kipo/hakipo" badala ya hesabu za awali) ili kupunguza mzigo wa usindikaji kutoka kwa processor kuu ya programu na kurahisisha uundaji wa programu.