【经验】SI1153接近传感器如何避免“光泄漏”和“串扰”等噪声干扰?
SILICON LABS推出的Si1153内部一共集成了独立的接近感应通道;正常情况下,在接近感应检测时会有很多其他红外光被Si1153捕获得到。因此在检测中,Si1153内部会进行两次连续独立的测量,以确保检测准确性。本文主要对Si1153芯片的接近检测工作原理做简要说明,主要是分析其对环境光和结构件遮挡物等噪声的过滤原理,以帮助设计者更好的理解和使用该器件。
由于Si1153会进行两次连续独立的测量。其中第一次测量是在不打开红外LED的情况下完成的。这时测量得到的仅仅是环境光。第二次通过开启红外LED,环境光、被覆盖物发射的和目标检测物反射的三部分红外光都会被Si1153检测到。这种情形,“光泄漏”或“串扰”等噪声均会被检测到。由于前后两次测量在24.4μs内完成。所以前后两次测量的环境光几乎不会发生变化。这样可以极大减少白炽灯或荧光灯波纹引起的误差。Si1153内部完成这两次测量后,进行差值计算,并把计算结果保存到寄存器中,就可以得到红外LED在这种覆盖物和目标下反射的红外光了。
图1 接近度测量概念示意图
如上文所述,接近检测表示光学泄漏加上目标反射率。但是接近检测的根本目的需要泄漏与反射分开。在给定的系统中,不同系统的静态基线处于相同的范围内。因此,通常执行“表征”以使得可以接近。但是,考虑到系统变化,建议保持“动态基线”。动态基线通常适用于通常在没有目标的情况下运行的系统。例如,可以通过指数过滤来实现缓慢移动的基线(Silicon Labs的示例源代码包含如何实现此目的的示例)。当Si1153处于没有目标物的阶段,这时系统对基线进行动态计算和表征。当后面检测到系统不处于这个基线的时候,说明有目标物入侵。测试过程的拓扑图如图二所示:
图2 接近基线概念示意图
因此在使用Si1153的时候,可以准确检测出目标物体反射的实际红外光强度。即使在复杂的环境光和光泄漏严重的场景下,接近探测功能也具有出色的性能。
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1、Si1141是基于反射的低功率红外线接近和环境光传感器,通过传感器控制红外LED发射红外脉冲,然后通过传感器接收反射红外的强度来判断反射物是否接近,当然传感 器内部都会做计算把环境的红外消除掉,这样当距离近的时候就传感器收到的能量就会比较高。 2、Si1141采用的是脉冲驱动技术, 25.6μs LED驱动器脉冲宽度,平均工作电流仅9uA,待机电流更低至500nA,适合电池供电的产品。 3、500 mm接近范围,单脉冲(<2.5 kLx);150 mm接近范围,单脉冲(> 2.5 kLx)。 4、最小反射灵敏度<1μW/ cm2。 5、小外形10引脚2x2 mm QFN封装。
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