照度傳感器和接近傳感器

關(guān)鍵要點:

?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工作。

?接近傳感器是一種檢測與目標(biāo)物距離的傳感器，通過檢測照射出的電波、聲波、光線等的反射，檢測目標(biāo)的存在并測量與目標(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電子領(lǐng)域到工業(yè)領(lǐng)域等各類應(yīng)用中。

近年來，照度傳感器和接近傳感器在我們身邊各類設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛。除了單獨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，面向普通消費者時多采用“亮度傳感器”這一名稱，足見其普及程度。例如，在智能手機、平板電腦和筆記本電腦等配備較大顯示屏的電池驅(qū)動便攜式設(shè)備中，屏幕亮度會根據(jù)環(huán)境亮度自動調(diào)節(jié)。這不僅是為了可視性，更主要目的是降低功耗來延長電池的續(xù)航時間。除了便攜式設(shè)備外，電視機和車載導(dǎo)航儀等產(chǎn)品也配備了自動調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)環(huán)境亮度自動調(diào)節(jié)屏幕亮度和顯示色彩（如車載導(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，并輸出與照度相對應(yīng)的電流。由于光電二極管的電流信號通常較為微弱，因此需通過放大器放大后再進行信號處理。采用光電二極管的主流照度傳感器主要分為兩種類型：一種是通過電流放大器將放大后的電流信號直接輸出的簡易模擬輸出型；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（燈泡等）不同，仍能保持均一的靈敏度，這一點很重要。

什么是接近傳感器

接近傳感器是一種以非接觸方式檢測物體或人員靠近的傳感器。在防盜燈或室外停車場等用途中，當(dāng)人或車輛靠近時能自動點亮的裝置，大多都使用了接近傳感器。接近傳感器的方式有紅外線型、電感型、電容型、超聲波型、電波型等多種類型。

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

部分接近傳感器不僅能檢測目標(biāo)是否存在，還能測量與物體之間的距離。例如，汽車上配備的障礙物分級預(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、微波或毫米波雷達等接近傳感器來實現(xiàn)距離測量的。

近年來，智能手機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)超過該閾值時，則判定目標(biāo)物已接近設(shè)定距離。

以智能手機為例，通話時會檢測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

通過同時使用照度傳感器和接近傳感器來提升便利性的應(yīng)用已十分常見。以前文提到的防盜燈和室外停車場為例，其亮燈條件需要同時滿足“環(huán)境昏暗且有人或車輛接近”的雙重條件。環(huán)境的明暗狀態(tài)由照度傳感器檢測，物體的接近情況則由接近傳感器感應(yīng)。另外，在智能手機等應(yīng)用中，屏幕亮度調(diào)節(jié)等需要照度傳感器，而通話時防止誤觸操作和關(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。針對此類需要雙重功能的應(yīng)用場景，已開發(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)品實例有RPR-0521RS。

這種一體式傳感器的優(yōu)勢不僅在于單純地集成了兩種功能，還具備因一體化帶來的小型化、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)系固定而無需繁雜的調(diào)試，從而能夠縮短設(shè)計時間等優(yōu)點。特別是在智能手機等小型設(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。雖然以智能手機等日常設(shè)備為例進行了說明，但根據(jù)創(chuàng)意，其用途還可進一步擴展到工廠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)裝置等多種場景。