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優(yōu)化MAX44007環(huán)境光傳感器,改善黑色玻璃的設(shè)計性能

analog_devices ? 來源:未知 ? 2022-12-13 18:45 ? 次閱讀

黑色玻璃會改變照在環(huán)境光傳感器上的光線頻譜,這是環(huán)境光傳感器所面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)。尤其是黑色玻璃增強了光譜中的紅外分量,而人眼看不到這部分光譜。本應(yīng)用筆記介紹了幾種校準(zhǔn)/補償方法,從而對光傳感器在不同光源條件下的流明讀數(shù)進(jìn)行修正。本文探討了如何利用MAX44007光傳感器的高級模式調(diào)節(jié)其對可見光、IR通道的響應(yīng),利用MAX44007的寄存器可以優(yōu)化傳感器在黑色玻璃下的性能。

MAX44007環(huán)境光傳感器提供高級工作模式,用于優(yōu)化傳感器在黑色玻璃下的性能。目前,大多數(shù)智能手機、平板電腦、筆記本電腦和TV都有采用黑色玻璃作為LCD屏的框架,這種框架使得終端產(chǎn)品看起來精致、美觀。傳統(tǒng)設(shè)計中,在環(huán)境光傳感器的位置提供一個清晰的圓形窗口或縫隙。而新型產(chǎn)品中,光傳感器的窗口或縫隙被幾乎不透明的黑色油墨覆蓋,與其周邊的顏色渾然一體。制造商的原因很簡單:顏色越深,越不容易分散用戶注意力,看起來會更加專業(yè),外觀更精致!


不幸的是,深色油墨覆蓋環(huán)境光傳感器后,會在兩個方面造成設(shè)計復(fù)雜。首先,深色油墨將衰減環(huán)境光,從而降低傳感器接收到的光量。第二,油墨還改變了光線的光譜。從油墨的光譜特性看,幾乎全部通過紅外入射光,而可見光卻衰減到其原來光強的3%至5%。所以,環(huán)境光的紅外含量被大幅放大。由于深色油墨的實際化學(xué)特性會隨供應(yīng)商的不同而有所不同,從而使光信號傳輸(紅外光或環(huán)境光)特性進(jìn)一步復(fù)雜化。


01

針對黑色玻璃進(jìn)行校準(zhǔn)和補償

準(zhǔn)確匹配人眼的CIE曲線非常困難。正因如此,大多數(shù)高性能環(huán)境光傳感器(例如 MAX44009)具有校準(zhǔn)/補償機制,用于修正不同光源下的流明數(shù)。這種修正通過組合兩種片上光敏二極管實現(xiàn),組合后可有效提供準(zhǔn)確的光強讀數(shù),以消除不同光源條件的影響。由于照射在黑玻璃下方傳感器上的光譜發(fā)生明顯變化,需要進(jìn)一步調(diào)整校準(zhǔn)參數(shù)


需要特別注意光源對黑色玻璃下方傳感器的影響,對其進(jìn)行校準(zhǔn)修正。如果光源中紅外成分較高,例如太陽光和白熾燈,尤其需要進(jìn)行校正。白光LED(WLED)和熒光燈照射下,所需調(diào)整較小。MAX44007具有高級模式,可用于調(diào)節(jié)對可見光和IR信號的響應(yīng)。


02

用于優(yōu)化玻璃下方傳感器性能的寄存器

以下為MAX44007的寄存器,器件數(shù)據(jù)資料也提供了該寄存器表。



03

一次性預(yù)設(shè)置,上電設(shè)置

按照以下步驟進(jìn)行一次性預(yù)設(shè)置,通常在上電時設(shè)置。

1.讀取4個寄存器中每個寄存器的內(nèi)容:0x09–0x0C。

  • 存儲變量:分別為Adv1、Adv2、VisibleGain和IRGain。

2.將這些變量1的補碼保存為新的變量:分別為Adv1C、Adv2C、VisibleGainC和IRGainC。例如,IRGainC = !IRGain;

  • 如果IRGain = 1010 0110,則IRGainC = 0101 1001。

3.向寄存器0x0D寫入1000 0001,進(jìn)入高級模式(將ADV置1)。

4.將Adv1C、Adv2C、VisibleGainC和IRGainC分別寫入寄存器0x09–0x0C。

  • 例如,向寄存器0x0C寫入0101 1001,其原始值為1010 0110。

  • 注:隨后讀取寄存器0x0C (上述寫操作之后),仍然讀回0101 1001,因為IC在數(shù)據(jù)保存到這些高級寄存器之前進(jìn)行了內(nèi)部自動位翻轉(zhuǎn)。

  • 保留IRGainC值,供將來使用。

5.必要時,為門限定時寄存器0x07設(shè)置一個合適的延遲。

6.設(shè)置INTE = 1 (寄存器0x01),使能中斷。


04

進(jìn)入正常工作模式

按以下步驟進(jìn)入正常測量模式。

7.讀取寄存器0x03和0x04,獲得12位的流明讀數(shù)。

  • 將數(shù)值保存為ComboLux。

8.向寄存器0x0C寫入0000 0000,進(jìn)入臨時測量模式。

9.等待至少1.6s (2x 800ms)。

  • 如果需要,可聯(lián)系Maxim縮短這一時間。

10.讀取寄存器0x03和0x04,獲得12位的流明讀數(shù)。

  • 將數(shù)值保存為ApproxLux。

11.向寄存器0x0C寫入IRGainC,退出臨時測量模式。

12.計算:ActualLux = ApproxLux - IRFactor × (ApproxLux - ComboLux)

  • ActualLux為實際環(huán)境光讀數(shù)。

  • ApproxLux = ComboLux,近似熒光燈和WLED燈。

  • ApproxLux > ComboLux,通常為白熾燈和太陽光。

  • 若需計算合適的IRFactor,請聯(lián)系Maxim應(yīng)用支持,并提供玻璃樣本。可直接從實驗室測試獲得數(shù)據(jù)。

13.根據(jù)上面計算的ActualLux,設(shè)置相應(yīng)的背光強度。

14.將ComboLux作為參考(器件的正常工作模式),設(shè)置相應(yīng)的流明上限(寄存器0x05)和流明下限(寄存器0x06)。

15.執(zhí)行INTS位(寄存器0x00)空讀操作,清除所有中斷(若之前已置位)。

16.等待硬件中斷。

  • 此時程序占用時間最長。

17.發(fā)生硬件中斷后,讀取寄存器0x00,確認(rèn)INTS = 1。

  • 如果INTS = 1,則轉(zhuǎn)至上面的第7步。

  • 否則,如果INTS = 0,在檢查其它硬件中斷源后,返回至第16步。


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