【经验】可自动校准红外传感器开关,在雨量传感器中的防灰尘干扰设计

2017-08-01 世强 TonyBro

雨量传感器在汽车上已经非常普及,目的是给汽车主控反馈雨量大小,进而由主控来调节雨刮的速度,使驾驶变得更为舒适。和汽车不同,在割草机上,对于雨滴的检测要求更为简单,割草机只需要知道有没有下雨即可;但是,割草机由于经常和草屑打交道,检测面上不免也会积累灰尘,所以也会带来一些新的挑战。


首先来看看检测原理。检测的核心器件是一颗收发一体的红外传感器开关,例如,世强代理的TT Electroics的红外传感器开关OPB9000OPB9000集成的LED是波长为850nm的近红外光,芯片可以抵抗最大25klux的背景光环境干扰,所以不管是太阳底下还是黑暗的夜里,对传感器的性能表现都很稳定。实际检测时通过发射一束红外光,在干燥环境下,红外光在反射板(如玻璃)上发生全反射,而在有雨滴的情况下,由于和反射板的接触媒介由空气变成了水,折射率发生了变化,导致部分红外光被折射出去,由此,通过传感器光量检测端判断反射回来的光量大小,即可判断是否有雨滴,如图1。


图1:红外开关检测雨滴原理


这个设计有个特别值得注意的地方,即入射角度的选择,光由光密媒介进入光疏媒介时,要离开法线折射,当入射角θ增加到某种情形时,折射线沿表面进行,即折射角为90°,该入射角θc称为临界角。若入射角大于临界角,则无折射,全部光线均反回光密媒质,此现象称为全反射。在实际应用设计中必须保证光的入射角在全反射状态。这个可以通过对反射面的结构设计实现。红外传感器OPB9000的检测距离因不同的反射面和参数校准而异,出厂校准距离是10mm,校准参照是一块90%反射率的白板。芯片支持再次校准,以90%反射率白板为例,距离可以在2mm-50mm之间。


图2:全反射原理


在实际应用过程中,灰尘是割草机雨量传感器的一个死敌。传统的红外开关的开关灵敏度几乎都是在出厂设定,这样意味着割草机雨量传感器的维护频率要增加。而OPB9000内部集成自动校准功能,红外传感器开关OPB9000的自动校准功能指的是主控发出校准指令后,芯片可以根据不同反射面情况和不同距离,自动条件芯片内部ADC采样灵敏度和LED驱动功率,来达到最佳的物体检测开关表现,非常适合应用于物体表面或者反射率、检测距离经常发送变化的场合。OPB9000自动校准功能可以根据当前的环境自动设定开关灵敏度,来设定当前反射率,距离等状态下开关条件,这可以很大程度降低维护频率,从而降低维护成本!


相关技术文档:

OPTEK OPB9000 SMD反射光学传感器数据手册 详情>>>


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