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  紅外接近感應(yīng)是一種非接觸式手勢接近滾軸技術(shù),能使電子裝置快速感測到使用者的接近,讓使用者無需實(shí)際觸摸,只要利用簡單的手勢便能操縱。在消費(fèi)電子產(chǎn)品中,該技術(shù)也越來越為人們所接受,可以應(yīng)用于許多設(shè)備,如手機(jī),計(jì)算機(jī)和其他家用電子產(chǎn)品。但是目前市場上大多數(shù)的接近傳感器探測的距離較短,一般只能達(dá)到1~10cm,而紅外線LED主要是屬于長時(shí)間的多脈沖模式發(fā)射紅外線,導(dǎo)致功耗相當(dāng)大,且造成了很大程度上的浪費(fèi)。

  高效能模擬與混合信號IC創(chuàng)新廠商Silicon Laboratories((芯科實(shí)驗(yàn)室有限公司,簡稱Silicon Labs))特別推出的Si1102 和 Si1120是目前業(yè)界最靈敏的紅外接近傳感器,其在遠(yuǎn)距探測和低功耗方面表現(xiàn)的尤為出色。

  一、Silicon Labs公司的紅外接近傳感系列

  Si1102和Si1120 紅外接近傳感器主要由一個(gè)紅外LED驅(qū)動(dòng)器,紅外線光電二極管,一個(gè)環(huán)境光傳感器(僅Si1120具有)和控制邏輯IC組成,外部的發(fā)射LED可以根據(jù)用戶的需要靈活安裝和配置。如圖1所示。

  工作原理:
  1、Si1102紅外接近傳感器

  Si1102是一個(gè)可獨(dú)立工作的紅外接近傳感器,能驅(qū)動(dòng)單個(gè)紅外LED。LED發(fā)射的紅外線經(jīng)過接近物體反射到達(dá)內(nèi)置的紅外線光電二極管被接收,然后經(jīng)過信號的放大并進(jìn)行信號處理,最后通過與一個(gè)設(shè)定的探測門限值比較輸出一個(gè)相應(yīng)邏輯電平,如果測量的結(jié)果高于這個(gè)門限值則從PRX口輸出一個(gè)低電平。利用這種電平信號的輸出可以用來作為其他工作的驅(qū)動(dòng)或者是做MCU的中斷輸入,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)近距探測功能。

  比如在顯示器應(yīng)用上,Si1102紅外線接近傳感器能在使用者不在現(xiàn)場時(shí)輕易關(guān)閉顯示器及其他功能,已達(dá)到省電的功能。此省電功能特別適用于家電用品、安全設(shè)備及手持類電子產(chǎn)品,同時(shí)也可以應(yīng)用在一些紅外探測器上。

  2、Si1120紅外接近傳感器
  與Si1102不同的是,Si1120工作需要一個(gè)主MCU(微控制器)控制,另外增加了一個(gè)環(huán)境光傳感器,除了可以接收紅外線外還能對環(huán)境光信號進(jìn)行采樣,最后輸出一個(gè)已調(diào)脈寬的脈沖信號,傳送給MCU(微控制器)處理后,實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用目的。Silicon Labs的MCU(微控制器)可以提供PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)從而可以更簡單地測出輸出脈寬,脈寬與反射光強(qiáng)的測量值成正比例,與距離的平方成反比,由此可以判斷對方物體距離的遠(yuǎn)近。Si1120可以支持多個(gè)LED的驅(qū)動(dòng),用戶可以根據(jù)需要方便的配置多個(gè)LED以增大探測范圍。另外,在MCU的控制下可以實(shí)現(xiàn)更多高檔次的功能,例如手機(jī)應(yīng)用程序可能會(huì)允許用戶在手機(jī)前晃動(dòng)一下手指來進(jìn)行文件翻頁。

  二、Si1102 和 Si1120 紅外接近傳感器的優(yōu)勢

  在消費(fèi)產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用中,Si1102 和 Si1120 紅外接近傳感器具備了人們極為關(guān)注的兩大特點(diǎn):

  1.低功耗

  不像競爭方案的紅外線LED必須長時(shí)間進(jìn)行多次脈沖以達(dá)到精確的測量,Si1102/20紅外接近傳感系列使用專利的單一脈沖接近測量技術(shù)(如圖6所示),在電源效率上可達(dá)到4000倍的改善,電池壽命得以延長。

  外在當(dāng)物體接近距離非常小或者在探測范圍外(不工作時(shí))可自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式,低功耗模式下的典型功耗只有0.1uA,而這正是便攜式應(yīng)用的關(guān)鍵特性。

  2.高靈敏度
  所有的 LED 都有一個(gè)特定的視角,一個(gè)窄視角LED 意味著發(fā)出的能量更加集中,比寬視角LED 照射的更遠(yuǎn)。這意味著使用窄視角IR LED 將在窄檢測區(qū)域中形成更遠(yuǎn)的檢測范圍,如圖7所示。

  Si1102/20紅外接近傳感器能探測到的接近范圍可達(dá)50cm,如果選擇一個(gè)合適窄角的透鏡和一個(gè)紅外線濾波器配合使用,讓紅外線LED的發(fā)射半角足夠小而使發(fā)射光束充分匯聚或者發(fā)射功率足夠大時(shí),接近范圍可擴(kuò)大到1m。那么此應(yīng)用不僅僅只局限于手機(jī)等手持電子產(chǎn)品,更可廣泛用于一些安全探測設(shè)備或大屏幕的儀器設(shè)備上。

  下面是關(guān)于Silicon Labs 的紅外接近傳感器與競爭對手在一些性能上的對比:

  三、Silicon Labs就Si1102和Si1120推出的兩款DEMO板

  Si1120 紅外接近傳感器演示板,這款USB供電的開發(fā)板由一顆做主控的超低功耗的Silicon Labs C8051F930 MCU, 結(jié)合一顆Si1120傳感器,兩個(gè)紅外LEDS和8顆發(fā)光LED燈組成。當(dāng)有接近的物體從左到右劃過或者從右到左劃過時(shí),從8個(gè)LED燈上可以體現(xiàn)發(fā)光跟蹤和二維方向的動(dòng)態(tài)檢測功能。同時(shí)此演示板還可在QuickSense Studio 開發(fā)環(huán)境下通過一個(gè)強(qiáng)大的性能分析工具實(shí)現(xiàn)對這種獨(dú)特的開發(fā)板進(jìn)行實(shí)時(shí)的反射監(jiān)控(如圖8)。

  Si1102迷你型接近傳感器演示板,如圖9所示,該演示板帶有一個(gè)Si1102 紅外接近傳感器,可以提供一個(gè)簡單的紅外接近演示。通過設(shè)定Si1102的輸出閥值控制一個(gè)紅外二極管的發(fā)送,當(dāng)感應(yīng)到物體的靠近時(shí),點(diǎn)亮發(fā)光二極管以測試設(shè)備的高靈敏度和檢測范圍。

  Silicon Labs 推出的Si1120和Si1102等紅外接近感應(yīng)系列產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于各種消費(fèi)類電子產(chǎn)品,例如,手機(jī)、復(fù)印件、掃描儀以及衛(wèi)生產(chǎn)品等等。。。。。。,同時(shí)在也可廣泛應(yīng)用于如觸空面板、機(jī)器保險(xiǎn)裝置、安全系統(tǒng)、自動(dòng)提款機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域。

  世強(qiáng)電訊是Silicon Labs在國內(nèi)重要的代理商,同時(shí)可以提供相應(yīng)DEMO板以及配套完整可行的軟件、資料和技術(shù)支持。

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