紅外接近感測：搭建模塊，機械考量以及設(shè)計折中

紅外接近感測：搭建模塊，機械考量以及設(shè)計折中

接近感測基于紅外信號的采集和處理，通常需要兩個部件來構(gòu)成光學(xué)前端：一個紅外LED和一個光傳感器。紅外LED向被感測物體射出一束紅外信號，一部分信號會反射回來，被紅外CMOS光傳感器探測到。通過片上的信號調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，被數(shù)字化的紅外信號可以由微處理器或MCU進行后處理，用于各種各樣的接近感測用途。

一個典型的紅外接近感測系統(tǒng)是由一個光學(xué)前端、模擬混合信號處理電路，和一定的機械結(jié)構(gòu)組成的。要做出一個有效的設(shè)計，重要的一點是理解接近感測的原理、電路構(gòu)建模塊、機械設(shè)計考量、接近感測算法和典型的接近特性。機械部分的設(shè)計通常要根據(jù)不同應(yīng)用平臺進行設(shè)計折中，例如手機、PDA、筆記本電腦和各種消費類產(chǎn)品。設(shè)計折中包括器件選型、放置尺寸、玻璃鏡片特性、光學(xué)設(shè)計，以及應(yīng)用算法和軟件實施。

集成的環(huán)境光感測和接近感測系統(tǒng)不但能測出周圍的光環(huán)境，還能探測正在接近或遠(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，實現(xiàn)很多用戶友好的應(yīng)用。例如，如果手機能夠知道你正把手機貼近耳朵來接聽電話，MCU就可以關(guān)掉不用的子系統(tǒng)，例如顯示屏、鍵盤或觸摸屏，來節(jié)省能量，并避免用戶無意當(dāng)中碰到按鍵。

紅外接近感測的基礎(chǔ)

紅外接近感測可以用下面的圖來簡單描述。圖1顯示了一個例子，當(dāng)在接近探測路徑上沒有感測物體時，就不會有反射回來的紅外信號被接近傳感器捕獲到。

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

圖2

圖2，在接近探測區(qū)域有感測物體。

典型的數(shù)字接近感測傳感器功能框圖

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轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的數(shù)據(jù)流，送給微控制器進行后處理，實現(xiàn)不同的應(yīng)用目的。

不同的配置指令可以通過I2C接口寫入。用戶還可通過同一個數(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控制一個紅外LED驅(qū)動器，按照接近探測循環(huán)期間編程設(shè)定和控制的時鐘周期，為發(fā)射紅外信號提供所需的前向電流。