【产品】小体积红外接近/环境光传感器Si1141实现扫地机器人的碰撞保护

时间： 2016-12-18 来源：世强作者：风起云扬

技术问答

随着技术的进步以及人们对生活水平的追求越来越高，智能家居的发展日新月异，而扫地机器人就是重要的一员。它不仅是人们生活的重要帮手，更能给使用者带来快乐的使用体验。也正因为如此，扫地机器人的市场规模正迅猛增加！

在扫地工作中，为了保护扫地机器人本身和家具在清扫时不受到损害，市场上的扫地机器人都带有防碰撞功能。目前可实现防碰撞功能的技术有以下几种：超声波仿生探测技术、红外距离感应技术、防撞杆设计，这几种技术各有其优点。其中，红外距离感应技术以其小体积、低功耗、低成本、设计灵活、功能丰富，在扫地机器人的防碰撞应用中占有非常大的比例。而在这种应用中，作为世界精密混合信号器件供应商，美国SILICON LABS推出的红外接近传感器Si1141，以其优异的性能，正得到广泛的应用。

Si1141简介：

图1：Si1141内部结构图

Si1141是基于反射的低功率红外线接近和环境光传感器，带有 I2C 数字接口，并具有可编程门限中断事件输出。如图1，该传感器包括模拟到数字转换器、集成高灵敏度可见和红外线光电二极管、数字信号处理器和一个具有十五种可选驱动电平的集成红外线 LED 驱动器。Si1141在广泛的动态范围和包括阳光直射在内的各种光源下，可提供优异性能。Si1141还可以在深色玻璃盖下工作。光电二极管响应和关联的数字转换电路对人造光闪烁噪声和自然光颤动噪声具有优异的抗扰性。

图2：Si1141引脚定义图

Si1141在扫地机器人防撞应用中的优势：
1）感测距离性能优异：可感测0~50CM范围内的物体。
2）设计简单、灵活、易用：如图3，应用电路简单，成本低廉。通过IIC口连接，操作方便。另外还带可编程门限的中断事件输出功能，更给设计带来诸多方便。

3）成本低：Si1141本身价格不高，外围电路简单，因此，至使整个方案成本滴。

4）体积小：Si1141元件电路结构简单，因此体积仅2*2MM，发射管可以用小体积的M3的IR-LED。
5）功耗低：Si1141采用的是脉冲驱动技术，平均工作电流仅9uA，待机电流更低至500nA。

另外，Si1141还具备环境光检测功能，而且检测环境光范围宽，100mlk--128klx；17位的分辨率，精度很高，此功能可以给扫地机器人带来其他的功能亮点！

图3：Si1141基本应用原理图

Si1141在光路设计上要注意的问题：
在扫地机器人防碰撞设计中，主要检测的是近距离的物体，因此，在Si1141红外接近传感光路上，需要注意的是：
1）不能让红外LED发射的红外线直接照射到Si1141上；

2）不能让红外LED发射的红外线经“盖子”反射到Si1141上；

3）不能让红外LED发射的红外线经“盖子”先折射、再反射到Si1141上。

因此，为稳妥器件，推荐用图4 的（c）光学结构模式，可有效避免这种自带的光干扰。在此，需要强调的是，Si1141对环境光具有一定抗干扰能力。

图4：光学结构模式

下面把Si1141的其他特点优势，及其典型应用也罗列于此以供大家对这款芯片进行深入的了解。

Si1141在集成的红外接近检测器上，所体现的特性：
• 一个独立LED驱动器
• 每个LED驱动器的15 mA电流设置从6 mA到416 mA
• 25.6μs LED驱动器脉冲宽度
• 500 mm接近范围，单脉冲（<2.5 kLx）
• 150 mm接近范围，单脉冲（> 2.5 kLx）
• 可在阳光直射下操作
• 最小反射灵敏度<1μW/cm²
• 无屏蔽封装的高抗EMI性能

Si1141在集成的环境光传感器上，所体现的特性：
• 1到128 kLx动态范围
• 17位分辨率
• 使用IR校正软件可以得到标准光源的精确勒克斯测量值
• 红外校正能力
• 优异的紫外线抑制
• 25.6μs测量周期保持总功耗占空比低，而不会影响性能或噪声抗扰度

业界最低功耗：
• 1.8至3.6 V电源电压
• 9.7μA平均直流电流汲取
• 假设单个PS通道，ALS可见+ ALS IR每800ms，传感器和内部电路的平均电流为3μA，和6.7μA外部LED的平均电流（假设209 mA为25.6μs每800 ms）
• 掉电时<20 nA
• <500 nA待机电流
• 内部和外部唤醒支持
• 内置电压监控器和上电复位控制器

串行通信：
• SMBus（I2C兼容），高达3.4 Mbps数据速率
• 从模式硬件地址识别

小外形10引脚2x2 mm QFN封装
温度范围：-40至+85°C

小体积红外接近/环境光传感器Si1141其他典型应用：
• 手机
• 心率监控

• 脉搏血氧计
• 可穿戴
• 阀门控制
• 烟雾探测器
• 非接触开关
• 非接触滑动器
• 消费类电子设备
• 工业自动化
• 显示屏背光控制
• 光中断器

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 3
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（3）

用户98508425 Lv3. 高级工程师 2018-12-10

不错
小小哥布林 Lv7. 资深专家 2018-03-08

不错
多看 Lv7. 资深专家 2017-11-26

记下

没有更多评论了

【产品】具有I²C接口的超低功耗接近/UV/环境光传感器模块

Si1145/46/47-M01是Silicon Labs推出的一款低功耗光学反射率接近检测器、UV指数和环境光传感器，在单个模块中集成了红外LED。

新产品发布时间 : 2017-10-15

【产品】业内超低功耗的光学传感器Si1153，集环境光传感、接近和手势检测传感功能

Silicon Labs推出的Si1153是一款集环境光传感、接近和手势检测的传感器，带I2C数字接口和可编程事件中断输出。这款传感器芯片集成了两个23位模数转换器，高灵敏度可见光和红外光电二极管阵列，数字信号处理器以及3路可编程驱动电平的LED驱动器。

新产品发布时间 : 2016-04-14

【产品】接近和环境光传感器IC，让非接触式用户界面更精准

环境光传感器以及接近和手势探测器Si1153可广泛应用于各种穿戴设备，手机，显示背光控制等电子消费产品中，实现高级的接近感应和非接触式界面。

新产品发布时间 : 2016-03-06

【产品】心率监测（HRM）解决方案：光学心率传感器/环境光传感器/温湿度传感器/紫外线指数传感器

Silicon Labs持续扩展高性能、低功耗的光学传感器阵容，包括心率/脉搏血氧饱和度，以及2D 或 3D 手势的移动侦测等。针对可穿戴设备，Silicon Labs开发的生物传感器Si1132/4X系列，主要用于测量人们的心跳、血压，追踪阳光紫外线强度等，并且这些传感器致力于小尺寸以应对可穿戴领域的挑战。

厂牌及品类发布时间 : 2016-04-04

【应用】红外接近传感器在扫地机器人避障功能中的应用设计

Si115x内部增加了一个940nm的滤光片，可以阻止其它光线的干扰，大大提供了检测的准确度。

新应用发布时间 : 2017-05-16

Si1141/42/43 PROXIMITY/AMBIENT LIGHT SENSOR IC WITH I²C INTERFACE

型号- SI1143-A11-GMR,SI1142-A11-GMR,SI1141,SI1142,SI1141-A11-YM0R,SI1143,SI1141-A11-GMR,SI1143-A11-YM0R

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.44 - 2/24 PDF 英文下载查看更多版本

【应用】业界首款单芯片数字紫外线指数传感器IC，用于测量人们的心跳、血压，追踪阳光紫外线强度

Silicon Labs Si1132/Si114x光学传感器是业界首款单芯片数字紫外线指数传感器IC，配合Silicon Labs动态心率检测算法，使可穿戴产品和智能手机具备跟踪紫外线阳光强度、动态心率和血氧测量的功能。

新应用发布时间 : 2016-01-26

Silicon Labs（芯科科技）Si115x环境光/接近/手势检测传感器数据手册

描述- Si115x Proximity/Ambient Light Sensor IC with I2C Interface datasheet

型号- SI1153-AB09,SI1151-AB00,SI1153-AB00-GMR,SI1152-AB00-GMR,SI1152-AB09,SI1151-AB09-GMR,SI1151-AB00-GMR,SI1152-AB09-GMR,SI1151,SI1152,SI115X-AB9X,SI1153,SI115X-AAXX,SI115X-AB9X,SI115X-AB00,SI115X-ABXX,SI1153-AB9X-GMR,SI1152-AB00,SI1153-AB00,SI115X,SI1153-AB09-GMR,SI1153-ABX9,SI1151-AB09,SI115X-AB09

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.3 - January, 2019 PDF 英文下载

Si115x Proximity/Ambient Light Sensor IC with I2C Interfac Data Sheet

型号- SI1151 FAMILY,SI1153-AB00-GMR,SI1152 FAMILY,SI1153 FAMILY,SI1152-AB00-GMR,SI1151-AB09-GMR,SI115X- AB9X,SI1151,SI1151-AB00-GMR,SI1152-AB09-GMR,SI1152,SI115X-AB9X,SI1153,SI115X-AB00,SI115X- AB09,SI1153-AB9X-GMR,SI115X,SI1153-AB09-GMR,SI115X-AB09

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.3 - January, 2019 PDF 英文下载

【技术大神】红外光距离检测的惊喜，低功耗与高性能竟能并存？

Silicon Labs推出的Si114x系列芯片创造性的将红外光传感器（PS），环境光传感器（ALS），温度传感器（TEMP），高达16bit高速ADC，可配置增益前端电路，可配置驱动电流LED驱动器且集成在了2x2mm的封装内，提供了小体积、高性能的红外检测解决方案。

设计经验发布时间 : 2019-08-30

光学传感器Si1141的接近传感功能与传统的红外发射接收套管相比有什么优势？

Si1141是高集成度的数字光学传感器，相比于传统的红外发射接收套管有如下优势：1、集成度高，最小封装只有2mm×2mm，外部接一个LED灯即可，而传统的红外发射和接收管都体积都比较大，占用太多空间。2、Si1141使用简单，通过I2C接口与其通信即可获取当前红外反射光强来判断是否接近，而传统的红外管，为了防止干扰等，还需要一些编码解码操作。3、功耗低，Si1141是低功耗的光学传感器，最低功耗只有几uA，而传统的红外管都是mA级别。

技术问答发布时间 : 2017-05-05

Si1145/46/47: PROXIMITY/UV/AMBIENT LIGHT SENSOR IC WITH I²C INTERFACE

型号- SI1146-A10-GMR,SI1147-A10-GMR,SI1145,SI1146,SI1147,SI1145-A10-GMR

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.41 - 6/22 PDF 英文下载

Silicon Labs（芯科科技） Si1141/Si1142/Si1143临近环境光传感器IC 数据手册

型号- SI1141-M01-GMR,SI1141-A11-GM,SI1143-M01-GMR,SI1143-A11-GM,SI1142-M01-GMR,SI1142-A10-GMR,SI1142-A11-GM,SI1141,SI1141-A80-GM,SI1141-A10-GMR,SI1142,SI1143,SI1143-A11-YM0R,SI1143-A11-YMOR,SI1141-A10-GMR,SI1141-A11-GMR,SI114X,SI1141-AAGX-GMR,SI1143-A80-GM,SI1143-A10-GMR,SI1141-A80-GMR,SI1143-A10-GMR,SI1143-A11-GMR,SI1143-A11-GMR,SI1142-A11-GMR,SI1141-A11-YM0R,SI1141-A11-GMR,SI1141-A10-GM,SI1143-A10-GM,SI1143-A80-GMR,SI1143-AAGX-GMR,SI1143-M01-GM,SI1142-A11-YM0R,SI1141-M01-GM

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.41 - 2015年05月08日 PDF 英文下载

Si1141/42/43-M01 PROXIMITY/AMBIENT LIGHT SENSOR MODULE WITH I²C INTERFACE

型号- SI1141-M01,SI1141-M01-GMR,SI1143-M01,SI1143-M01-GMR,SI1142-M01,SI1142-M01-GMR

数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.1 - 12/14 PDF 英文下载查看更多版本

Silicon Labs（芯科科技） Si114x接近/环境光检测传感器数据手册

型号- SI1141-M01-GMR,SI1141-A11-GM,SI1143-M01-GMR,SI1143-A11-GM,SI1142-M01-GMR,SI1142-A10-GMR,SI1142-A11-GM,SI1140,SI1141,SI1141-A80-GM,SI1141-A10-GMR,SI1142,SI1143,SI1143-A11-YM0R,SI1143-A11-YMOR,SI1145,SI1141-A10-GMR,SI1146,SI1141-A11-GMR,SI1147,SI114X,SI1141-AAGX-GMR,SI1143-A80-GM,SI1143-A10-GMR,SI1141-A80-GMR,SI1143-A10-GMR,SI1140-A11-GMR,SI1143-A11-GMR,SI1143-A11-GMR,SI1142-A11-GMR,SI1141-A11-YM0R,SI1141-A11-GMR,SI1147-A10-GMR,SI1141-A10-GM,SI1147-M01-GMR,SI1145-A10-GMR,SI1143-A10-GM,SI1143-A80-GMR,SI1143-AAGX-GMR,SI1146-A10-GMR,SI1146-M01-GMR,SI1143-M01-GM,SI1142-A11-YM0R,SI1141-M01-GM,SI1145-M01-GMR

数据手册 - SILICON LABS - Rev 1.41 5/15 - 2016年06月22日 PDF 中文下载