照度傳感器和接近傳感器

關(guān)鍵要點(diǎn):

?照度傳感器是一種感知環(huán)境亮度的傳感器，利用受光元件根據(jù)受光量輸出的電流來(lái)工作。

?接近傳感器是一種檢測(cè)與目標(biāo)物距離的傳感器，通過(guò)檢測(cè)照射出的電波、聲波、光線(xiàn)等的反射，檢測(cè)目標(biāo)的存在并測(cè)量與目標(biāo)的距離。

?還有為提升便利性而將照度+接近+紅外LED集于一體的傳感器。

?這些傳感器被廣泛用于從消費(fèi)電子領(lǐng)域到工業(yè)領(lǐng)域等各類(lèi)應(yīng)用中。

近年來(lái)，照度傳感器和接近傳感器在我們身邊各類(lèi)設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。除了單獨(dú)使用照度傳感器和接近傳感器外，將這些傳感器組合使用的情況也在不斷增加，因此本文將同時(shí)介紹這兩種傳感器。

什么是照度傳感器

照度傳感器是一種用于感知環(huán)境亮度的傳感器。近年來(lái)，面向普通消費(fèi)者時(shí)多采用“亮度傳感器”這一名稱(chēng)，足見(jiàn)其普及程度。例如，在智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等配備較大顯示屏的電池驅(qū)動(dòng)便攜式設(shè)備中，屏幕亮度會(huì)根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)。這不僅是為了可視性，更主要目的是降低功耗來(lái)延長(zhǎng)電池的續(xù)航時(shí)間。除了便攜式設(shè)備外，電視機(jī)和車(chē)載導(dǎo)航儀等產(chǎn)品也配備了自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)屏幕亮度和顯示色彩（如車(chē)載導(dǎo)航儀的夜間模式等），旨在優(yōu)化可視性和緩解眼睛疲勞。

照度傳感器的傳感元件采用光電晶體管或光電二極管等受光元件，其將接收到的光轉(zhuǎn)換為電流，并輸出與照度相對(duì)應(yīng)的電流。由于光電二極管的電流信號(hào)通常較為微弱，因此需通過(guò)放大器放大后再進(jìn)行信號(hào)處理。采用光電二極管的主流照度傳感器主要分為兩種類(lèi)型：一種是通過(guò)電流放大器將放大后的電流信號(hào)直接輸出的簡(jiǎn)易模擬輸出型；另一種是集成了電流-電壓轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字控制以及外部接口的數(shù)字輸出型（如下圖所示）。

照度傳感器的重要特性有光譜感光度特性，要求具備視敏度，即人眼可感知的靈敏度，并且即使光源種類(lèi)（燈泡等）不同，仍能保持均一的靈敏度，這一點(diǎn)很重要。

什么是接近傳感器

接近傳感器是一種以非接觸方式檢測(cè)物體或人員靠近的傳感器。在防盜燈或室外停車(chē)場(chǎng)等用途中，當(dāng)人或車(chē)輛靠近時(shí)能自動(dòng)點(diǎn)亮的裝置，大多都使用了接近傳感器。接近傳感器的方式有紅外線(xiàn)型、電感型、電容型、超聲波型、電波型等多種類(lèi)型。

接近傳感器為了檢測(cè)目標(biāo)是否進(jìn)入檢測(cè)范圍（是否在附近）以及接近的程度，會(huì)從傳感器發(fā)射電磁波、光、超聲波等能量，并通過(guò)檢測(cè)從目標(biāo)反射回來(lái)的物質(zhì)或能量的變化來(lái)感應(yīng)接近情況。

部分接近傳感器不僅能檢測(cè)目標(biāo)是否存在，還能測(cè)量與物體之間的距離。例如，汽車(chē)上配備的障礙物分級(jí)預(yù)警系統(tǒng)以及自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，就是利用超聲波傳感器、微波或毫米波雷達(dá)等接近傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量的。

近年來(lái)，智能手機(jī)和平板電腦中普遍采用紅外接近傳感器。這種傳感器由紅外發(fā)光元件（紅外LED等）和光電二極管等受光元件組成。從發(fā)光元件發(fā)射出的紅外線(xiàn)照射到目標(biāo)物后發(fā)生反射，光電二極管接收該反射光并將其轉(zhuǎn)換為電流。根據(jù)轉(zhuǎn)換量與目標(biāo)物體距離之間的關(guān)系設(shè)定閾值，當(dāng)超過(guò)該閾值時(shí)，則判定目標(biāo)物已接近設(shè)定距離。

以智能手機(jī)為例，通話(huà)時(shí)會(huì)檢測(cè)到人臉靠近液晶屏幕，從而關(guān)閉觸屏功能以防止誤觸操作，同時(shí)關(guān)閉屏幕背光以節(jié)省電力。

照度傳感器和接近傳感器相結(jié)合的復(fù)合型傳感器

通過(guò)同時(shí)使用照度傳感器和接近傳感器來(lái)提升便利性的應(yīng)用已十分常見(jiàn)。以前文提到的防盜燈和室外停車(chē)場(chǎng)為例，其亮燈條件需要同時(shí)滿(mǎn)足“環(huán)境昏暗且有人或車(chē)輛接近”的雙重條件。環(huán)境的明暗狀態(tài)由照度傳感器檢測(cè)，物體的接近情況則由接近傳感器感應(yīng)。另外，在智能手機(jī)等應(yīng)用中，屏幕亮度調(diào)節(jié)等需要照度傳感器，而通話(huà)時(shí)防止誤觸操作和關(guān)閉背光則需要接近傳感器。這些雖然不是AND條件，但兩者都是必備傳感器。針對(duì)此類(lèi)需要雙重功能的應(yīng)用場(chǎng)景，已開(kāi)發(fā)出將照度傳感器、接近傳感器、紅外LED集成于單一封裝的傳感器。產(chǎn)品實(shí)例有RPR-0521RS。

這種一體式傳感器的優(yōu)勢(shì)不僅在于單純地集成了兩種功能，還具備因一體化帶來(lái)的小型化、以及由于作為發(fā)光元件的紅外LED和用于受光的光電二極管的位置關(guān)系固定而無(wú)需繁雜的調(diào)試，從而能夠縮短設(shè)計(jì)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。特別是在智能手機(jī)等小型設(shè)備中，元器件的小型化是剛性需求。以RPR-0521RS為例，其封裝尺寸僅為3.94×2.36×1.35mm。

總結(jié)

本文對(duì)照度傳感器、接近傳感器以及照度+接近+紅外LED一體式傳感器進(jìn)行了介紹，這些傳感器的應(yīng)用范圍非常廣泛。雖然以智能手機(jī)等日常設(shè)備為例進(jìn)行了說(shuō)明，但根據(jù)創(chuàng)意，其用途還可進(jìn)一步擴(kuò)展到工廠(chǎng)等的安防與安全管理、以及作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)裝置等多種場(chǎng)景。