【应用】可实现±60°检测！这款光电管完美解决汽车雨量检测

时间： 2019-07-27 来源：世强作者：honglei

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【摘要】红外传感器是通过一定角度照射到汽车玻璃，通过光的散射经过光电管经行检测的，因此光电管扮演着非常重要的角色，因此要求光电管具有宽角度以便于检测。KODENSHI公司的SP-1ML光电管，TO-18封装，可提供±60°宽角度响应，及相对低的成本，完美解决雨量检测。

早在1903年美国人玛丽•安德森发明了手动式雨刷，于1905年获得专利，大约在1916年的时候雨刷成为所有汽车的标准配备。发展至今，以雨量传感器为基础的汽车雨刮器控制系统，来代替传统的人工控制的雨刮器。而雨量传感器以红外散射式得到最广泛应用，那么为什么红外散射式雨量检测能得到广泛应用呢？原因有两点：

1）红外散射式雨量传感器是安装在汽车挡风玻璃内侧，不与雨水直接接触，在挡风玻璃的保护下，能够长期稳定工作。

2）基于光强变化的传感器有两类，一类是可见光，一类是红外光。使用可见光的传感器，工作时有光线射出，容易对驾驶者造成影响，且根据雨滴对光线的散射作用研究，雨滴对红外线的散射有明显的规律性。雨滴越大，红外散射越强，故选用红外传感器更具优势。

红外散射式雨量传感器工作原理
红外散射式雨量传感器内部由红外发光二极管和红外光电路组成。发光二极管发出的光按一定角度照射到汽车挡风玻璃上，经过汽车挡风玻璃散射后，大部分光反射回光电管，并转换成电信号。当汽车挡风玻璃上有雨时，散射增强，反射回来的光线减少，光电管收到的光线减弱，转换出的电信号减弱。因此通过测量光电管输出信号的强弱变化，就可得知汽车挡风玻璃上的雨量变化。

通过上面的介绍，相信大家对雨量检测的基本原理有了一定的了解，这里给大家介绍一款型号为SP-1ML的光电管。该器件专为雨量检测设计，采用TO-18封装，可提供宽角度响应，及相对低的成本，是世界领先的光电子产品供应商KODENSHI研发设计而成。其产品特性请参考如下表1所示。

表1：SP-1ML光电接收管技术参数

从SP-1ML光电接收管技术参数上不难看出，其光谱灵敏度范围450nm~1050nm，且最高峰值灵敏度波长为900nm，即对红外光极为敏感，请参考如下图1所示。下面简要介绍下该芯片的几个与雨量检查密切相关的重要参数。

图1：SP-1ML光电接收管相对灵敏度与波长对照图

Dark Current（Id）
Dark Current（Id）是指无光照时，光电二极管反向截止，回路中只有很小的反向饱和漏电流，称暗电流，一般为10-8~10-9 A，相当于普通二极管反向截止。而SP-1ML的暗电流Id 为0.1μA@VR=5V，其暗电流与反向电压特征曲线请参考如下图2所示。

图2：SP-1ML光电接收管暗电流与反向电压特征曲线

Short circuit current（Isc）
此短路电流Isc又指光电流，即有光照时，PN结吸收光子能量，产生大量的电子/空穴对，P区和N区的少数载流子浓度提高，在反向电压的作用下，反向饱和电流显著增加形成光电流。而SP-1ML的Isc 为15μA@1000lx光强条件下，且光电流与光通量成线性关系， SP-1ML光电流与光通量成线性特征曲线请参考如下图3所示。

图3：SP-1M 光电接收管光电流与光通量成线性关系特征图

通过如上图3可知，SP-1ML光电接收管的光通量越大，即光强越大，产生的光电流越大。那么是不是光强无限大，产生的光电流也无限大呢？这个假设一定是不成立，其实光电流还受到光电管的正向导通压降VF制约。如下图4为 SP-1ML光电接收管光电流与正向导通压降VF特征曲线，图4中显示出Ta=25℃&VF<0.3V时，给定光强从100lx~1000lx，光电流从0~15μA保持恒定不变；而光电管正向压降0.3V＜VF<0.4V时，光电流输出呈现不规律曲线变化，直至VF>0.4V时，光电流为0，可以想象成，光电管受外加电压的影响大于光影响产生的电压。

图4：光电接收管光电流与正向导通压降VF特征曲线

SP-1ML光电接收管的封装为TO-18用于汽车上做雨量检测可实现±60°的宽角度检测响应，同时其光谱灵敏度、光电流、暗电流等出色的特性曲线，值得你拥有。如果在选择这块型号还有其他设计问题，也可留言提问。

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