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  • 光傳感器在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

    作者:佚名 來源:網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間:2011-09-22 23:12 閱讀:2634 [投稿]
    由于汽車應(yīng)用已變得日益復(fù)雜,而且越來越多地采用電子驅(qū)動(dòng),因此,將更多創(chuàng)新技術(shù)及專用技術(shù)應(yīng)用在這個(gè)領(lǐng)域也就不足為奇了。在汽車環(huán)境中我們能夠越來越多看到的一種獨(dú)特解決方案便是遍及整個(gè)汽車內(nèi)部環(huán)境的環(huán)境光傳 ..
    由于汽車應(yīng)用已變得日益復(fù)雜,而且越來越多地采用電子驅(qū)動(dòng),因此,將更多創(chuàng)新技術(shù)及專用技術(shù)應(yīng)用在這個(gè)領(lǐng)域也就不足為奇了。在汽車環(huán)境中我們能夠越來越多看到的一種獨(dú)特解決方案便是遍及整個(gè)汽車內(nèi)部環(huán)境的環(huán)境光傳感器的普及應(yīng)用。本文將討論環(huán)境光感應(yīng)的原理以及在汽車環(huán)境中采用這種器件的優(yōu)勢。
    選擇光傳感器的考慮因素
    通常有幾種方法能夠?qū)膺M(jìn)行檢測,例如通過使用光電晶體管、光敏電阻或光電二極管來實(shí)現(xiàn),但對于當(dāng)今應(yīng)用的總的光感要求而言,基于IC的單片光電二極管是最好的選擇之一。光電二極管是用于探測光并生成電流的半導(dǎo)體,它基于單晶硅片構(gòu)造而成,與用于生產(chǎn)集成電路的晶體硅片類似。一個(gè)典型的傳感器應(yīng)用框架圖包括一個(gè)光電二極管、一個(gè)電流放大器和一個(gè)無源低通濾波器,以檢測并處理光輸入引起的輸出電壓信號(hào)。能夠?qū)⑺羞@些器件集成并采用小型封裝對于終端用戶而言是非常有益的,而且這恰恰就是當(dāng)前的市場需求。
    為應(yīng)用選擇適當(dāng)光傳感器時(shí)的另一個(gè)重要方面,是要理解對于應(yīng)用而言,哪項(xiàng)重要規(guī)格是最為關(guān)鍵的,最需要關(guān)注哪一項(xiàng)。一般來說,在選擇一個(gè)光傳感器時(shí),需要著重考慮的因素如下:
    光譜響應(yīng)/IR抑制:環(huán)境光傳感器應(yīng)該僅對400nm至700nm的范圍有感應(yīng)。
    Lux的最大范圍:直射陽光可以多達(dá)130,000Lux,但是大多數(shù)應(yīng)用要求最大范圍為僅為10,000Lux。
    低Lux光敏度:根據(jù)光傳感器位于頂端的鏡片的類別,光衰減可以為25-50%。如果低光敏度非常關(guān)鍵(<5Lux),必須注意選擇可以在這個(gè)范圍內(nèi)工作的光傳感器。
    集成的信號(hào)調(diào)節(jié)(即放大器和ADC):一些傳感器可能提供非常小的封裝,但是卻需要一個(gè)外部放大器或無源元件來獲取所需的輸出信號(hào)。具有更高集成性的光傳感器省去了對于外部元件(ADC、放大器、電阻器、電容器等)的需求。
    功耗:對于要承受高Lux級(jí)(>10,000Lux)的光傳感器來說,最好采用一個(gè)非線性光到模擬輸出光傳感器,或一個(gè)光到數(shù)字輸出的光傳感器。接下來還將對此進(jìn)行詳細(xì)說明。
    封裝大小:對于大多數(shù)應(yīng)用來說,封裝都是越小越好。現(xiàn)在可提供的封裝為2.0mm×2.1mm光學(xué)DFN,而1.3mm×1.5mm 4-lead封裝則是下一代封裝。
    一旦確定了上述重要規(guī)格,需要考慮的下一個(gè)問題就是哪類輸出信號(hào)最有助于目標(biāo)應(yīng)用。對于大多數(shù)光傳感器,最常見的輸出為線性輸出電流。雖然這適用于一些應(yīng)用,但現(xiàn)在有更多的可選項(xiàng),其中包括線性電壓輸出、數(shù)字輸出(通過I2C接口)或者非線性電流或電壓輸出。每種都具有它們的優(yōu)勢,如下所列。
    線性模擬輸出——電流或電壓輸出:更常見的感應(yīng)器輸出,快速響應(yīng)時(shí)間(數(shù)字輸出受限于積分時(shí)間),在控制器中集成ADC轉(zhuǎn)換器,電壓輸出省去了對于外加電阻(將電流轉(zhuǎn)換為電壓)的需要并提供一個(gè)低阻抗輸出。電流輸出需要在輸出添加無源元件來將電流轉(zhuǎn)換為電壓、設(shè)置傳感器的增益范圍并根據(jù)需要增加低通或高通濾波器。
    非線性模擬輸出——電流或電壓輸出:允許極弱光敏感度和最大動(dòng)態(tài)范圍(高達(dá)100 ,000Lux),感測光與人類察覺光的方式更加類似(非線性與線性),電壓或電流非線性輸出的選擇,電壓輸出為低阻抗而電流輸出為高阻抗。
    數(shù)字輸出:輸出可以直接與控制器相連接(無需ADC),數(shù)字輸出本身比模擬輸出更具有噪聲免疫性,允許傳感器具有更多的數(shù)字功能(即更加智能的光傳感器),更易于在通用I2C總線上的網(wǎng)絡(luò)工作,更易于允許將多個(gè)光傳感器置于同一個(gè)I2C總線上(地址選擇引腳),恒定功耗(模擬輸出電路損耗與入射光密度成正比)。
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