Czujnik światła z układem APDS9930

Ryszard Szymaniak

Kursy

Moduły

8 grudnia 2022

351

Miniaturowy czujnik APDS9930 realizuje dwie funkcje: pomiar natężenia oświetlenia i detekcję zbliżania obiektu na dystansie do 10 cm. Małe wymiary, wysoka czułość i niski pobór prądu sugerują, że skonstruowano go z przeznaczeniem do użycia w aparatach telefonii komórkowej. Montaż w formie modułu ułatwia podłączenie i pozwala skorzystać z funkcji czujnika. Sześć styków szpilkowych daje dostęp do magistrali sterującej oraz do sygnału przerwania.

Parametry modułu

Główne parametry zamontowanego na module czujnika są następujące:

wykrywanie natężenia oświetlenia (funkcja ALS) już od poziomu 0,01 luxa,
wykrywanie obecności obiektu na dystansie od 0 do około 10 cm przy pomocy impulsów IR,
komunikacja za pośrednictwem magistrali I²C o szybkości transmisji do 400 kHz,
wyjście sygnalizujące przerwanie wywoływane poziomem oświetlenia albo wykryciem obiektu,
rozdzielone zasilanie czujnika 2,2…3,6 V/250 mA od zintegrowanej we wspólnej obudowie diody IR 3…4,5 V/100 mA generującej impulsy używane do wykrycia obiektu,
fabrycznie skalibrowana detekcja dystansu,
wewnętrzny regulator prądu diody IR o programowalnej wydajności.

Funkcje wyprowadzeń modułu:

VL – podłączenie zewnętrznego zasilania diody IR czujnika. Nie ma potrzeby stosowania dodatkowego opornika ograniczającego prąd diody,
VCC, GND – podłączenie zasilania czujnika,
SCL, SDA – linie magistrali sterującej I²C,
INT – wyjście sygnału przerwania.

Budowa czujnika

W części odbiorczej pracują dwie fotodiody CH0 i CH1. Pierwsza z nich jest czuła na światło w szerokim zakresie od promieniowania widzialnego do podczerwieni, druga jest ograniczona do zakresu IR. Dzięki temu przy pomiarze natężenia oświetlenia można wyeliminować wpływ składowej podczerwonej i uzyskać charakterystykę czułości zbliżoną do tej jaką ma oko człowieka. Diody są podłączone zarówno do bloku pomiaru natężenia oświetlenia ALS (ambient light sensing) jak i do bloku detekcji zbliżenia (Proxy Detect).

Detekcja działa na zasadzie odbicia impulsów promieniowania podczerwonego od zbliżającego się obiektu. Krótkie impulsy emituje umieszczona wewnątrz obudowy czujnika dioda Prox IR LED. Prąd diody i intensywność impulsów ustala regulator, którego wyprowadzenie LDR jest zewnętrznie łączone z wyprowadzeniem LED K diody. Do anody LED A podłącza się zewnętrzne napięcie zasilania, które może być oddzielone od zasilania pozostałych bloków czujnika.

O tym, który blok jest aktywny: pomiar oświetlenia czy detekcja zbliżania, decyduje użytkownik przez ustawienia rejestrów sterujących czujnika. Użytkownik może włączyć przerwanie podłączone do wyprowadzenia INT. A także ustawić progi jego zadziałania zarówno dla pomiaru oświetlenia jak i detekcji zbliżania.

Dostęp do rejestrów czujnika i wymiana danych odbywa się za pośrednictwem magistrali I²C. Czujnik APDS9930 reaguje na adres 0x39 (konwencja 7 bitowego adresu). W trybie zapisu dostęp do rejestru następuje po wysłaniu adresu (Slave Address) i numeru rejestru (Command Code). W trybie odczytu należy wysłać adres, numer rejestru, sekwencję I²C Start i ponownie adres (dodatkowy bit kierunku powinien być ustawiony) – czujnik prześle wtedy zawartość rejestru.