环境光传感器工作原理_光电传感器的使用方法[通俗易懂]

      Hi，大家好我又回来了！这次整理了STK3332环境光与接近感应传感器，与STK3331相差不大，几乎可以替换使用，主要是STK3332比较好买。废话不多说，依然是从以下几点介绍，请大家耐心看完。

目录

1 简介

2 原理说明

2.1 光照度介绍

2.2 环境光

2.3 光电式接近感应

3 特性描述

3.1 电气特性

3.2 环境光传感器ALS特性

3.3 接近传感器PS特性

4 使用说明

4.1 模块初始化

4.2 数据处理

4.2.1 数据格式

4.2.2 测试数据

1 简介

        BMS33M332模块集成环境光传感器与接近传感器于一体。环境光传感器（ALS）可以感知周围光线的情况，此类传感器在手机、笔记本等电子产品中应用较为成熟，比如自动调节显示器背光亮度，可以大大降低功耗并且提高画面的可视性。其量程大约为0~65535 lux。

      接近传感器（PS）是感一种具有感知物体接近能力的器件。通过对IRLED发射光线的接近物产生的反射光，检测出人及物体的接近。一般用于感应设备，如感应水龙头、挥手感应等。感应的范围大约为20~25cm。

2 原理说明

2.1 光照度介绍

光照度，可简称照度，其计量单位的名称为“勒克斯”，简称“勒”，单位符号为“lux”，也可写为“lx”表示被摄主体表面单位面积上受到的光通量。1勒克斯等于1流明/平方米，即被摄主体每平方米的面积上，受距离一米、发光强度为1坎德垃的光源，垂直照射的光通量。光照度是衡量拍摄环境的一个重要指标。以下为各种常见环境的照度值（单位：lux）：

1. 晴天室外：30000~130000
2. 晴天室内：100~1000
3. 阴天室外：50~500
4. 阴天室内：5~50
5. 办公室：300~500
6. 室内日光灯：100

阅读数所需要的照度：50~60

2.2 环境光

       环境光传感器它是可以模拟人眼对可见光的响应机制，如下图所示，人眼可见光的范围一般再390nm~750nm之间，峰值在555nm。通常ALS传感器都包含一个光电二极管或光敏晶体管管，然而，光电二极管或晶体管的光谱响应介于300nm到1100nm之间，而峰值落在700nm左右。一个可靠的环境光传感器，挑战在于要让它能和人眼一样，可以看见390nm~750nm的波长，但不能对300~390nm的紫外光和750nm~1100nm的红外光有反应。

图2-1

2.3 光电式接近感应

        接近传感器是由发射器(红外发射二极管IR)、接收器(光电二极管PD)和检测电路组成。如图2-2，将发射器与接收器按照一点的夹角放置，当有物体出现在传感器前方时，会将发射出的红外线反射至PD上，通过检测反射的IR能量与反射时间，即可判断前方是否有物体并且可以得到物体距离。

 图2-2

3 特性描述

3.1 电气特性

1. VDD供电电压：3.3V~5V
2. IR LED电压VLEDA ：2.8V~4.6V
3. 待机电流：1.36uA
4. 工作环境温度：-40℃~85℃
5. I2C时钟频率：400KHz

3.2 环境光传感器ALS特性

ALS单独工作电流：192uA~288uA

ALS峰值灵敏度波长：550nm

ALS满量程：65535counts（16-bitADC）

3.3 接近传感器PS特性

PS单独工作电流：208uA~312uA

高灵敏度波长范围：800nm~1000nm

PS满量程：65535counts（16-bitADC）

4 使用说明

4.1 模块初始化

1、使能相关的功能。需要根据实际情况使能相应的功能，如图4-1。

• 寄存器地址：0X00—STATE
• 写入数据  ：0X0F, 使能PS、ALS、WAIT、NTELLI_PRST

 图4-1

2、PS接近感应配置。对PS的积分时间、放大倍数以及触发中断的阈值倍数进行设定。

• 寄存器地址：0X01—PSCTRL
• 写入数据  ：0X30, 积分时间为96uS，放大倍数为x 8，超出阈值1倍即触发中断

3、ALS环境光感应配置。对ALS的积分时间、放大倍数以及触发中断的阈值倍数进行设定。

• 寄存器地址：0X02—ALSCTRL1
• 写入数据  ：0X02, 积分时间为100mS，放大倍数为x 1，超出阈值1倍即触发中断

4、触发中断配置(可以忽略)。设定触发模式。

• 寄存器地址：0X04—INTCTRL1

• 写入数据  ：0X03，使能PS中断，选择PS_NF_MODE，如图4-2，当PS_ADC超过上限值THDH，INT_Pin输出持续为0，低于THDL，INT_Pin输出为1（视情况而定,本例只使能PS中断）。

图4-2 

5、设定阈值(中断使能后才有用)。设定触发中断的阈值。

• 寄存器地址：0X06~0X09—THDH_PS、THDL_PS(PS中断)
• 写入数据  ：THDH_PS = 7000,THDL_PS = 3000(视情况而定)

       在以上模块初始化的过程中，第四和第五需视情况而定，本例只设定了PS中断的触发，也可以根据实际情况不使能中断触发或者使能ALS中断。

4.2 数据处理

4.2.1 数据格式

我们感兴趣的数据位于0X11到0X14这4个字节的寄存器当中。这些数据会自动更新，下面是相关的寄存器地址与数据名称。注意每个数据都是2个字节，高位在前低位在后。

1. 0X11 0X12，PS接近传感器输出的AD值
2. 0X13 0X14，ALS环境光传感器输出的AD值

4.2.2 测试数据

• PS测试数据：

如图4-3所示的是PS count 与距离之间的曲线图，遮挡物体为不透明的立方体硬纸盒。其中模块PS_Gain = 8x，PS_Integration_Time = 96uS。

图4-3

      可以大致观察到，物理量距离与AD值之间呈非线性关系，并且在小于10cm时，AD值变化较为明显。  

• ALS测试数据：

如图4-4所示的是ALS count 与物理量光照度之间的曲线图，其中光照度的值以专用照度计为参考，将专用照度计与模块放在同一环境下，记录照度计的值与模块的输出AD值。其中模块ALS_Gain = 1x，ALS_Integration_Time = 100mS。

图4-4 

        可以大致观察到，光照度与模块输出AD值线性相关，并且当模块ALS_Gain = 1x时，输出的AD值与光照度相差不大，即输出值即为光照度，如果需要更加的精确，还要去除offset的影响。

今天的文章环境光传感器工作原理_光电传感器的使用方法[通俗易懂]分享到此就结束了，感谢您的阅读。