【经验】可自动校准红外传感器开关，在雨量传感器中的防灰尘干扰设计
雨量传感器在汽车上已经非常普及，目的是给汽车主控反馈雨量大小，进而由主控来调节雨刮的速度，使驾驶变得更为舒适。和汽车不同，在割草机上，对于雨滴的检测要求更为简单，割草机只需要知道有没有下雨即可；但是，割草机由于经常和草屑打交道，检测面上不免也会积累灰尘，所以也会带来一些新的挑战。
首先来看看检测原理。检测的核心器件是一颗收发一体的红外传感器开关，例如，世强代理的TT Electroics的红外传感器开关OPB9000。OPB9000集成的LED是波长为850nm的近红外光，芯片可以抵抗最大25klux的背景光环境干扰，所以不管是太阳底下还是黑暗的夜里，对传感器的性能表现都很稳定。实际检测时通过发射一束红外光，在干燥环境下，红外光在反射板（如玻璃）上发生全反射，而在有雨滴的情况下，由于和反射板的接触媒介由空气变成了水，折射率发生了变化，导致部分红外光被折射出去，由此，通过传感器光量检测端判断反射回来的光量大小，即可判断是否有雨滴，如图1。
图1：红外开关检测雨滴原理
这个设计有个特别值得注意的地方，即入射角度的选择，光由光密媒介进入光疏媒介时，要离开法线折射，当入射角θ增加到某种情形时，折射线沿表面进行，即折射角为90°，该入射角θc称为临界角。若入射角大于临界角，则无折射，全部光线均反回光密媒质，此现象称为全反射。在实际应用设计中必须保证光的入射角在全反射状态。这个可以通过对反射面的结构设计实现。红外传感器OPB9000的检测距离因不同的反射面和参数校准而异，出厂校准距离是10mm，校准参照是一块90%反射率的白板。芯片支持再次校准，以90%反射率白板为例，距离可以在2mm-50mm之间。
图2：全反射原理
在实际应用过程中，灰尘是割草机雨量传感器的一个死敌。传统的红外开关的开关灵敏度几乎都是在出厂设定，这样意味着割草机雨量传感器的维护频率要增加。而OPB9000内部集成自动校准功能，红外传感器开关OPB9000的自动校准功能指的是主控发出校准指令后，芯片可以根据不同反射面情况和不同距离，自动条件芯片内部ADC采样灵敏度和LED驱动功率，来达到最佳的物体检测开关表现，非常适合应用于物体表面或者反射率、检测距离经常发送变化的场合。OPB9000自动校准功能可以根据当前的环境自动设定开关灵敏度，来设定当前反射率，距离等状态下开关条件，这可以很大程度降低维护频率，从而降低维护成本！
相关技术文档：
OPTEK OPB9000 SMD反射光学传感器数据手册 详情>>>
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产品型号
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品类
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Operating Temperature(℃)
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Operating DC Supply Voltage(V)
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Supply Current(mA)
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Slot Width(mm)
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Wavelength(nm)
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OCB100AZ
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Automatic Calibration Circuitry
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-40℃~85℃
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4.5V~5.5V
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35mA
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0.320''~0.474''(8.13mm~12.04mm)
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935nm
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