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        種草:數位環境光及接近感測器APM-16D24-310

        發布時間:2021-05-14 14:08  作者:超毅電子  點擊次數:

        APM-16D24-310-DF8/TR8為數字I2C接口之傳感器,其中整合了環境光感測組件(Ambient Light Sensor; ALS)、接近式感測(Proximity Sensor; PS)與紅外線(IR)為一體之共同模塊。

         

        ALS 可以感測到和 人眼接收感覺類似的光源,并讓相關的應用產品根據感測到的光源信息做相應的開、關及自動調整控制 (例如:暗環境下的補光或是降低屏幕背光亮度),以達到省電及安全的目的;PS 則是跟 IR 搭配用來偵 測物體距離的遠或近,以此控制產品的開或關。

         

        環境光感測部分:照度(Illuminance)轉換方式:

         

        地球上充滿了各種波長的電磁波,依波長從短到長可分為紫外線(Ultraviolet; UV)、可見光(Visible Light)及紅外線(Infrared; IR),而照度定義的可見光為人眼可見的電磁頻譜,其波長為 380~770nm, 而 ALS 主要就是偵測此段波長的電磁波強度。

         

        380~770nm 的可見光波段中,在較明亮環境中人眼對 555nm 波長的綠色光最為敏感,而假設其他可見光波長跟 555nm 的光產生同樣亮暗感覺所需的光通量為 X(λ),則 555nm 的光通量和其他X(λ)的比值可描出所謂的視見函數(visual sensitivity function)。照度的定義是需參考視見函數的,因不同的光源在不同的波長會有不同的輻射強度,而 ALS 的鍍膜并不會跟視見函數完全相同,故 ALS 到的 Count 值須經過轉換才能得到照度值(Lux)。不同光譜的光源可能會得到不同的 Count 值,這樣換算出的照度值也會有差異。

         

        億光的 APM-16D24-310-DF8/TR8 因內部封有三顆不同鍍膜的光二極管(Photo Diode; PD),如下圖三,不同的 PD 對不同光譜的光會有不同響應,利用此特性可區分出不同的光源,然后根據不同的光源給予不同的換算公式,如此可解決上述相同照度下,不同光譜的光源若用相同公式會得到不同照度值的問題。

         

        把 ALS channel 讀到的 count 值轉換成照度流程如下:

        1. 準備不同的光源,例如:白光 LED、熒光燈、白熾燈及標準光源 D65…等,還有標準件(標準照度計)。

        2. 使用第一種光源同時照射ALS及照度計,接著紀錄照度計的讀值Ev,并適當調整寄存器(Register) ALS_GAIN(0x04)及 ALS_TIME(0x05)的設定,同時記錄 ALS CH0(0x1C, 0x1D)及 CH1(0x1E, 0x1F)的讀值。調整時,需考慮最大使用環境照度,設計當 ALS 的輸出飽和時的處理。

        3. 把 CH0/CH1 的比值當成 R(1)。

        4. 計算系數 K(1) = Ev/CH0。

        5. 此光源的照度 Lux = CH0 * K(1)

        6. 換第二種光源并重復上述步驟 1~5,可得到不同的比值 R(n)及系數 K(n)。

        7. 把相對應的光源跟比值 R(n)及系數 K(n)搭配就可得到不同光源的 Lux 轉換公式。

         

         

        接近感測(PS)部分:

         

        接近式傳感器通常使用在判斷物體與 APM 距離之遠、近。其原理為利用 IR LED 發射紅外線并靠APM內的PD偵測被物體反射回來的紅外線強度,利用其所偵測到的強度來判斷距離遠近。

        因外部環境可能也會有 IR 成分的干擾存在,為避免干擾,APM 并不會持續不間斷的發射 IR,而是利用脈沖(Pulse)的方式并偵測有發射及無發射時的變異量,判斷是否為物體接近時反射的 IR。當物體越靠近傳感器,則 APM 讀到的的數值就會越高,把不同距離得到的讀值記錄下來可畫出類似圖六的距離跟 APM 讀值關系圖。

         

         

        不同的材料會有不同的反射率。顏色越深,表面越粗糙的物體反射率越差,得到的讀值及畫出的曲線也會不同。

        不同的寄存器(Register)設定會得到不同的特性曲線。

         

        上圖發現在偵測距離最遠時的讀值不為 0,原因是若 ID 設計不想讓使用者直接看到 APM本體,通常會在 APM 上方加半透明的 cover lens,而此 lens 會造成 IR 在機構內反射,使得 APM 會有一背景噪聲存在。

         

        而APM 及 lens 間的間隙(gap)也會影響 PS 的性能

         

        更多數位環境光及接近感測器APM-16D24-310產品信息,聯系超毅電子索取詳細規格書及技術交流。

         

         

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