干手器中使用的非接觸超低功耗紅外接近感應技術

感(gan)應干手器使用的(de)(de)非接(jie)觸超(chao)低功耗紅外接(jie)近(jin)感(gan)應技術是讓(rang)大(da)家覺得很神(shen)秘的(de)(de)東西，今(jin)天來給大(da)家提供個了(le)解的(de)(de)機(ji)會(hui)。

紅(hong)外接近(jin)感(gan)應是一種(zhong)非接觸式手勢(shi)接近(jin)滾軸技術，讓使用(yong)(yong)(yong)者(zhe)無需實際觸摸，只(zhi)要利用(yong)(yong)(yong)簡(jian)單的(de)(de)手勢(shi)便能(neng)操縱,就(jiu)能(neng)使電(dian)子(zi)(zi)裝置快速感(gan)測(ce)到使用(yong)(yong)(yong)者(zhe)的(de)(de)接近(jin)。該技術也越來越多(duo)(duo)地(di)應用(yong)(yong)(yong)于多(duo)(duo)種(zhong)消費電(dian)子(zi)(zi)設備，如手機(ji)，計算機(ji)和其他家用(yong)(yong)(yong)電(dian)子(zi)(zi)產品。但目(mu)前市場上大多(duo)(duo)數的(de)(de)接近(jin)$傳(chuan)感(gan)器$探(tan)測(ce)的(de)(de)距離較短，一般(ban)為(wei)1~10cm，而紅(hong)外線LED主要是屬于長(chang)時間的(de)(de)多(duo)(duo)脈(mo)沖模式發射紅(hong)外線導致功耗(hao)相當大，且造(zao)成了很大程度上的(de)(de)浪費。

針(zhen)對紅(hong)(hong)外接近傳感，美國(guo)某(mou)公司在原來Si1120的基(ji)礎上又推出(chu)了一款Si1143的高靈敏紅(hong)(hong)外接近傳感器(qi)，不(bu)但在遠距探測和(he)低功耗方面(mian)表現出(chu)色，同(tong)時還(huan)增加了SMBus的通信接口(kou)，帶三個LED驅動(dong)，在應用上更具靈活性。

一、 某公司的紅外接近傳感系列

Si1143 紅(hong)外接近(jin)傳(chuan)感器(qi)包括(kuo)三個紅(hong)外LED驅動器(qi)，紅(hong)外線光(guang)電二極管，一個環(huan)境光(guang)傳(chuan)感器(qi)和(he)控(kong)制邏輯IC組成，外部的(de)發(fa)射LED可(ke)以根據(ju)用戶的(de)需要靈活安裝和(he)配置。如圖1所示。

工作原理

Si1143自帶三(san)個紅(hong)(hong)外LED 驅動，主控(kong)MCU可通過(guo)I2C接口(kou)對(dui)其進(jin)行功(gong)(gong)能(neng)(neng)控(kong)制(zhi)，當LED發(fa)射的(de)(de)(de)紅(hong)(hong)外線經(jing)過(guo)接近物體(ti)反射后(hou)被內置(zhi)的(de)(de)(de)紅(hong)(hong)外線光電二極(ji)管接收，然(ran)后(hou)進(jin)行模擬數字轉換將光強信號轉換為數字信號，計算后(hou)的(de)(de)(de)數值可與設定的(de)(de)(de)門限(xian)值相比較，如果超(chao)過(guo)設定的(de)(de)(de)門限(xian)值則從INT口(kou)輸出中斷信號給主MCU，通過(guo)相應的(de)(de)(de)軟件實(shi)現具體(ti)操作功(gong)(gong)能(neng)(neng)。例如，手(shou)機應用(yong)程序可能(neng)(neng)會允許用(yong)戶在改變手(shou)指(zhi)對(dui)手(shou)機的(de)(de)(de)距離時實(shi)現地(di)圖的(de)(de)(de)縮放，或者是拖(tuo)動地(di)圖等(deng)功(gong)(gong)能(neng)(neng)。

二、 Si1143 紅外接近傳感器的優勢

在消費產品領域(yu)應(ying)用中，與Si1120一樣，Si1143紅(hong)外接(jie)近(jin)傳感器具備了人們極為(wei)關注的兩大特(te)點：

1. 低功耗

不像競爭方案的(de)紅外線(xian)LED必須長時間進行多次脈沖(chong)(chong)以達(da)到(dao)精確的(de)測(ce)量，Si1143紅外接近傳感系列使用專利的(de)單(dan)一脈沖(chong)(chong)接近測(ce)量技術(shu)（如(ru)圖4所示），在電源效率上可達(da)到(dao)5000倍(bei)的(de)改善，電池壽命得以延長。

另外在當物體接近距離非常小(xiao)或者在探測范圍外（不(bu)工作時）可(ke)自動進入低(di)功耗模式(shi)(shi)，低(di)功耗模式(shi)(shi)下(xia)的典型功耗只有(you)20nA，而這正是便攜式(shi)(shi)應用的關鍵特性。

2. 高靈敏度

所(suo)有(you)的(de) LED 都有(you)一(yi)個(ge)特定的(de)視角(jiao)，一(yi)個(ge)窄視角(jiao)LED 意味著發出的(de)能(neng)(neng)量更(geng)加集中(zhong)，比(bi)寬視角(jiao)LED 照射(she)的(de)更(geng)遠。這意味著使用(yong)窄視角(jiao)IR LED 將(jiang)在(zai)窄檢測(ce)(ce)區域(yu)中(zhong)形(xing)成更(geng)遠的(de)檢測(ce)(ce)范圍，如圖5所(suo)示。另外，Si1143的(de)LED電流可以通(tong)過軟件設置在(zai)6.5mA到416mA之間的(de)任意一(yi)個(ge)值，當在(zai)近距(ju)應(ying)用(yong)時適當的(de)將(jiang)LED發射(she)功(gong)率調(diao)小可以節(jie)省(sheng)電量消耗，同(tong)時，調(diao)大LED光(guang)功(gong)率則能(neng)(neng)夠更(geng)穩定的(de)探測(ce)(ce)更(geng)遠距(ju)的(de)物(wu)體，這樣在(zai)應(ying)用(yong)和(he)能(neng)(neng)源的(de)利用(yong)上更(geng)為靈活和(he)合理。

Si1143紅外(wai)接近傳感器能探測到(dao)(dao)的(de)接近范圍(wei)可(ke)達(da)50cm，如果選擇一(yi)個合適窄角的(de)透鏡(jing)和一(yi)個紅外(wai)線濾波(bo)器配合使用，讓紅外(wai)線LED的(de)發(fa)(fa)射半角足(zu)夠小而(er)使發(fa)(fa)射光(guang)束(shu)充分匯聚。同時(shi)，紅外(wai)LED發(fa)(fa)射功(gong)率足(zu)夠大(da)時(shi)，接近范圍(wei)最大(da)可(ke)達(da)到(dao)(dao)1m。那么(me)此(ci)應(ying)用不僅僅只局限于手(shou)機等手(shou)持電(dian)子(zi)產品，更(geng)可(ke)廣(guang)泛用于一(yi)些安全探測設備或大(da)屏幕的(de)儀器設備上。

與Si1120不同的是，Si1143帶(dai)了三個(ge)(ge)LED驅(qu)動，當連(lian)接(jie)(jie)多個(ge)(ge)紅外LED時，如果(guo)只有單個(ge)(ge)LED驅(qu)動（，則(ze)需通(tong)過MCU來控制(zhi)MOS管分(fen)時驅(qu)動LED，而Si1143本身就已具備3個(ge)(ge)LED驅(qu)動，所(suo)以可以直接(jie)(jie)連(lian)接(jie)(jie)到(dao)不同的LED引腳，勿需再(zai)另(ling)加外圍器件,為硬件設計節省了成本。另(ling)外，Si1143采用SMBus接(jie)(jie)口(kou)，可兼(jian)容I2C通(tong)訊，通(tong)用性更強，同時也方便軟(ruan)件的設計。

Si1140系列紅外接近傳感器與競爭對手在一些性能上的對比：

綜上所述(shu)，Si1143紅外接近感應系(xi)列產品(pin)(pin)可廣泛應用于各種消費類電子(zi)產品(pin)(pin)，例(li)如，手機、復(fu)印件、掃(sao)描儀以及衛生產品(pin)(pin)等(deng)等(deng)；同時在也可廣泛應用于如觸空(kong)面板、機器保險裝置、安全系(xi)統(tong)、自動提款機等(deng)工業領域。

紅(hong)外(wai)接(jie)近感應是一種(zhong)非接(jie)觸(chu)式(shi)手勢(shi)(shi)接(jie)近滾軸(zhou)技(ji)術，讓使用(yong)者(zhe)無需實(shi)際觸(chu)摸，只要(yao)利用(yong)簡單的(de)(de)手勢(shi)(shi)便能(neng)操縱(zong),就能(neng)使電(dian)子(zi)裝置(zhi)快速感測(ce)到使用(yong)者(zhe)的(de)(de)接(jie)近。該技(ji)術也越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多(duo)地應用(yong)于(yu)多(duo)種(zhong)消費電(dian)子(zi)設(she)備(bei)，如手機，計算機和其他(ta)家用(yong)電(dian)子(zi)產品(pin)。但目前市(shi)場上大(da)(da)多(duo)數的(de)(de)接(jie)近$傳感器$探測(ce)的(de)(de)距(ju)離較短，一般為1~10cm，而紅(hong)外(wai)線LED主要(yao)是屬于(yu)長時間的(de)(de)多(duo)脈沖模式(shi)發射(she)紅(hong)外(wai)線導(dao)致功耗相(xiang)當大(da)(da)，且造(zao)成了很大(da)(da)程(cheng)度上的(de)(de)浪費。