外设驱动库开发笔记37:S1336-5BQ光敏二极管作为光度计驱动
光敏二极管能够实现很多应用,用于光度检测即是其一。我们在一些产品中就曾使用S1336-5BQ光敏二极管进行光度值检测。所以在本篇中,我们将讨论如何设计并实现S1336-5BQ光敏二极管用于光度检测的驱动。
1、功能概述
根据相关的资料,光电二极管S1336-5BQ的光谱响应范围为:190~1100nm范围,最灵敏的波长是960nm。而且光电二极管S1336-5BQ每100lx的光照对应有5μA的电流。于是我们可以据此设计一个电路,将电流的变化改变为电压变化,具体原理图设计如下:
上图中R5是采样电阻,其阻值决定测量范围,电源VCC,默认采用5V标准电源。我们可以知道输出电压与光度值的函数关系为:
其中lux为光度值,Vo为输出电压,Vf为参考电压。所以我们可以看到光度值与输出电压是线性关系,我们检测到输出电压就可以得到光度值。
2、驱动设计与实现
我们明白了使用光电二极管S1336-5BQ检测光强的原理,接下来我们需要根据这一原理实现代码。
2.1、对象定义
在使用之前我们要定义一个LUX对象,因此需要LUX对象类型。我们根据测量原理抽象可得:
/* 定义光度检测对象类型 */
typedef struct LuxObject {
float isc100lux; //每100个光度变化所对应的电流变化
float rnf; //采样电阻的值
float vref; //参考电压
float lux; //光度值
}LuxObjectType;
有了对象我们还不能够立即使用,必须将对象初始化后方可使用。所以我们根据对象编写其初始化函数:
/* 光度检测对象初始化 */
void LuxInitialization(LuxObjectType *lm,float isc,float vref,float rnf)
{
if(lm==NULL)
{
return;
}
lm->lux=0.0;
lm->isc100lux=isc;
lm->rnf=rnf;
lm->vref=vref;
}
2.2、对象操作
我们已经有了对象并对其进行了初始化。接下来我们就可以操作对象得到光度值。根据前面的测量原理我们可以得到光度值的计算公式:
我们就按此公式计算光度值:
/*计算光照强度*/float CalcLxIllumination(LuxObjectType *lm,float mVoltage){float lux=0.0;lux=(mVoltage-lm->vref)*100/(lm->rnf*lm->isc100lux);lm->lux=lux;return lux;}
而输入的电压值就是通过采集电路得到的输出电压。
3、驱动的使用
在我们的应用中,我们的光源波长则在254nm最显著,包括其它600nm以内的光波,这个正好处于S1336-5BQ光电二极管190~1100nm范围测量范围之内。
前面测量电路的输出作为输入信号接入到ADC中。在ADC前端加一些必要的保护,但不对信号进行处理,具体如下图所示:
当然如果需要也可以作放大缩小等处理,从而符合ADC输入的要求。但不会改变光度值的检测范围。
同样的我们先使用LuxObjectType定义对象变量并初始化。当然,如果有多个也可以使用数组处理。这里只以单个对象为例:
LuxObjectType lm;
LuxInitialization(&lm,0.000005,2.5,10000.0);
定义并初始化对象完成之后,我们就可以调用CalcLxIllumination函数计算光度值:
CalcLxIllumination(&lm,2.738);
可得到结果:lux=476。
4、应用总结
使用S1336-5BQ光电二极管进行光度测量的原理比较简单。我们在臭氧发生器中,使用其检测紫外光的强度也取得了预期的效果。
对于检测光强的范围完全由采样电阻决定。在我们的设备中我们可以检测0~5000lux的光强。如果想采用不同的范围则可以通过调整采样电阻的值来实现。
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