光强传感器工作原理及其编程.ppt

2020 1 23 光强传感器工作原理及其编程 2020 1 23 传感器应用 1 楼梯走道 声控传感器2 电子天平 压力传感器3 电子温度计 红外传感器4 手机 触摸屏传感器5物联网与传感器传感器主要用来采集各类信号 地磅通过传感器可以采集压力信号 用来称重 烘箱通过温度传感器可以采集温度信号 用来烘烤 路吊通过角度传感器可以采集角度信号 用来显示吊臂的幅度 2020 1 23 光强传感器 光强传感器是一种感应光的强弱并进行显示 处理的测量装置 使它可以完成多种光学实验 诸如比较光强和距离的关系 研究光的干涉 衍射 偏振 在不同光源下测量光的相对强弱 研究不同光源的明 暗变化等 常用于生物 化学实验中 2020 1 23 光强传感器分类 2020 1 23 光强传感器结构及其工作原理 光强传感器结构图如下 为降低光敏元件的工作环境温度而在传感器外壳上装有两个引入冷却水的导管 压盖是压紧透光的石英玻璃窗 防止漏气 并与外壳相连 密封冷却水 铜套筒的作用是密封水 以免冷却水进入光敏元件与石英玻璃组成的空间 图上的软套管能是光敏元件在轴向固定 不因振动而变化 套筒作安装光敏元件之用 此外 图上的光电池 绝缘薄膜 内套筒可用光敏二极管代替 这种结构的有点是拆卸方便 2020 1 23 2020 1 23 光强传感器编程 TSL256x 农业生产 气象环保等工作中 光照强度是环境监测中的重要参数 尤其是在温室大棚中 光强对作物有着决定性的作用 为了实现对光强的监测 本文选用高速 可编程芯片TSL2561作为光强传感器 对光照强度进行测量 微处理器采用英国Jennic公司推出的高性能 低功耗 高速率无线芯片JN5139 该芯片集处理器 收发器于一体 通过无阻塞设计大大提高了CPU利用率 与传统的有线设备相比 具有灵活性高 成本低 可维护性高等优点 2020 1 23 TSL256x简介 TSL2560和TSL2561是TAOS公司推出的一种高速 低功耗 宽量程 可编程灵活配置的光强度数字转换芯片 该芯片可广泛应用于各类显示屏的监控 目的是在多变的光照条件下 使得显示屏提供最佳的显示亮度并尽可能降低电源功耗 还可以用于街道光照控制 安全照明等众多场合 该芯片的主要特点如下 可编程设置许可的光强度上下阈值 当实际光照度超过该阈值时给出中断信号 数字输出符合标准的SMBus TSL2560 和I2C TSL2561 总线协议 模拟增益和数字输出时间可编程控制 1 25mm 1 75mm超小封装 在低功耗模式下 功耗仅为0 75mW 自动抑制50Hz 60Hz的光照波动 2020 1 23 TSL256x的引脚功能 TSL256x有2种封装形式 6LEADCHIPSCALE和6LEADTMB 封装形式不同 相应的光照度计算公式也不同 图为这两种封装形式的引脚分布图 2020 1 23 各引脚的功能如下 脚1和脚3 分别是电源引脚和信号地 其工作电压范围是2 7 3 5V 脚2 器件访问地址选择引脚 由于该引脚电平不同 该器件有3个不同的访问地址 访问地址与电平的对应关系如表1所列 脚4和脚6 I2C或SMBus总线的时钟信号线和数据线 脚5 中断信号输出引脚 当光强度超过用户编程设置的上或下阈值时 器件会输出一个中断信号 2020 1 23 TSL256x应用设计 硬件设计TSL2561可以通过I2C总线访问 所以硬件接口电路非常简单 如果所选用的微控制器带有I2C总线控制器 则将该总线的时钟线和数据线直接与TSL2561的I2C总线的SCL和SDA分别相连 如果微控制器内部没有上拉电阻 则还需要再用2个上拉电阻接到总线上 如果微控制器不带I2C总线控制器 则将TSL2561的I2C总线的SCL和SDA与普通I O口连接即可 但编程时需要模拟I2C总线的时序来访问TSL2561 INT引脚接微控制器的外部中断 硬件连接如图3所示 2020 1 23 软件设计微控制器可以通过I2C总线协议对TSL2561进行读写 写数据时 先发送器件地址 然后发送要写的数据 TSL2561的写操作过程如下 先发送一组器件地址 然后写命令码 命令码是指定接下来写寄存器的地址00h 0fh和写寄存器的方式 是以字节 字或块 几个字 为单位进行写操作的 最后发送要写的数据 根据前面命令码规定写寄存器的方式 可以连续发送要写的数据 内部写寄存器会自动加1 对于I2C协议具体的读写时序 可以参考相关资料 在此不再赘述 TSL2561的软件设计流程如图4所示 2020 1 23 采用TSL256x实现光强度实时监测的系统 具有精度高 成本低 体积小等优点 芯片内部集成了积分式A D转换器 采用数字信号输出 因此抗干扰能力比同类芯片强 该芯片在光强监测控制领域已得到广泛应用 2020 1 23 光强传感器应用举例 柴油机燃烧光强传感器的研制与应用基于光强传感器TSL256x的感测系统设计光强传感器在新型蔬菜大棚中的应用光强非均匀分布对波前曲率传感器的影响光强不均匀情况下曲率波前传感器的信号分析基于光强余弦分布的同轴型光纤位移传感器设计