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ISL29020是一种低功耗、高灵敏度的集成光带有I2C接口的传感器

2020-10-12 17:02:11  53 传感器
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ISL29020是一种低功耗、高灵敏度的集成光带有I2C(SMBus兼容)接口传感器。它的最先进的光电二极管阵列提供接近人类的眼睛反应和良好的红外抑制。此ADC能够抑制人工光引起的50、60赫兹闪烁消息来源。lux范围选择功能允许用户为优化计数/勒克斯编程勒克斯范围。正常运行时,典型功耗为55微安为了进一步降低功耗已提供断电模式。如果选择了轮询光的连续测量,自动断电每次ADC完成后,功能关闭整个芯片测量转换。另一个电源关闭模式由软件通过I2C接口控制。这个当关机。设计用于2.25伏至3.3伏I2C供电从1.7V到3.6V的电源,ISL29020规定用于在-40°C至+85°C环境温度范围内运行。

特征
低功率-最大工作电流65微安-最大关闭电流0.5微安-软件关闭和自动关闭
理想光谱响应-接近人眼反应-出色的红外和紫外抑制
易于使用-与勒克斯成正比的简单输出码-I2C(与SMBus兼容)输出-不需要复杂的算法-可变转换分辨率高达16位-可调灵敏度高达每勒克斯65个计数-在各种光源下工作,包括阳光-可选范围(通过I2C)-范围1=0.015勒克斯至1000勒克斯-范围2=0.06勒克斯至4000勒克斯-范围3=0.24勒克斯至16000勒克斯-范围4=0.96勒克斯至64000勒克斯-温度补偿-集成50/60Hz噪声抑制
小尺寸-2.0mmx2.1mmx0.7mm 6 Ld ODFN封装
附加功能-I2C和SMBus兼容-I2C接口的1.7V至3.6V电源-2.25伏至3.3伏电源-地址选择Pin无铅(符合RoHS)
应用
显示器和键盘调光:-移动设备:智能手机、PDA、GPS-计算设备:笔记本电脑、网页-消费设备:液晶电视、数字相框、数字照相机
工业和医疗光传感
绝对最大额定值(TA=+25°C)热信息
VDD和GND之间的VDD电源电压。3.6伏
I2C总线引脚电压(SCL,SDA)。-0.2伏至3.6伏
I2C总线引脚电流(SCL,SDA)。<10毫安
REXT,A0引脚电压。-0.2V至VDD
静电放电额定值
人体模型。2千伏
热阻θJA(℃/瓦)
6 Ld ODFN。88个
模具最高温度。+90摄氏度
储存温度。-40°C至+100°C
工作温度。-40°C至+85°C
无铅回流曲线。
注意:不要在列出的最大额定值下或附近长时间运行。暴露在这些条件下可能会对产品的可靠性和导致不在保修范围内的故障。
重要提示:保证所有具有最小/最大规格的参数。典型值仅供参考。除非另有说明,否则所有试验在规定温度下进行脉冲试验,因此:TJ=TC=TA
电气规范VDD=3V,TA=+25°C,REXT=500kΩ1%公差,16位ADC操作,除非另有规定

笔记:
1.生产试验采用550nm绿色LED校准550nm LED辐照度,以产生与照度相同的数据计数水平300勒克斯荧光灯。
2.850nm绿色LED用于生产测试。850nm LED辐照度经过校准,以产生与照度相同的数据红外计数海平面210勒克斯的阳光。
工作原理
光电二极管和ADC
ISL29020包含两个光电二极管阵列,用于转换光变成电流。环境光的光谱响应感应和红外感应如图8所示性能曲线”,见第9页。在光转换为在光信号处理过程中,电流输出为通过一个内置的16位模数转换成数字转换器(ADC)。I2C命令读取环境光或红外强度计数。转换器是电荷平衡集成型16位ADC。选择的转换方法最适合转换存在交流周期性噪声的小电流信号。一个例如,100ms集成时间,高度拒绝50赫兹和60Hz电源线同时噪声。参见“集成时间或第6页的“转换时间”和第7页的“噪声抑制”。内置ADC在集成时间或转换时间。有两种计时模式:内部计时模式和外部计时模式。在内部计时模式下,积分时间由内部振荡器(fOSC)决定,以及ADC内部的n位(n=4、8、12、16)计数器。在外部计时模式,积分时间由两个连续I2C外部定时模式之间的时间命令。参见第6页的“外部计时模式”。好的积分时间和分辨率的平衡取决于需要应用程序才能获得最佳结果。ADC具有I2C可编程范围,可以动态地适应各种照明条件。非常暗淡条件下,可以在较低的范围内配置ADC(范围1)。对于明亮条件,可以配置ADC在较高的范围(范围2)。
I2C接口
ISL29020中有三个8位寄存器可用。命令寄存器定义设备的操作。命令寄存器在寄存器覆盖。这两个数据寄存器对16位是只读的ADC输出或定时器输出。数据寄存器包含ADC或定时器的最新数字输出。可以选择ISL29020的I2C接口从机地址as 1000100或1000101,通过将0针连接到GND或分别是VDD。当1000100x或1000101x,x为R时或在启动条件后发送W,此设备比较这个字节的前七位与其地址匹配。图1显示了一个一字节读取的示例。图2显示了一字节写入示例。图3显示了同步I2C定时外部控制集成时间的图表示例。这个I2C总线主控始终驱动SCL(时钟)线路,而主设备或从设备可以驱动SDA(数据)线。每I2C事务以断言开始的主服务器开始状态(SDA下降,SCL保持高)。以下字节由主机驱动,包括从机地址和读/写位。接收设备负责在确认期间拉低SDA。每I2C事务以主服务器断言停止而结束状态(SDA升高,SCL保持高水平)。
低功率运行
ISL29020初始操作处于断电模式提供电源电压后。数据寄存器包含默认值为0。当ISL29020接收到I2C时从I2C执行一次性测量的命令,它将开始光感应和ADC转换。会的一次后自动进入关机模式转换完成并保留转换数据以后随时可供主人取用。这个ISL29020将持续进行光传感和ADC如果接收到I2C连续命令测量。它将不断更新数据寄存器最新的转换数据。会断电的收到I2C断电命令后的模式。

寄存器集
ISL29020中有三个8位寄存器。表1总结了它们的功能。

读/写命令寄存器有五个功能:
1.启用:位7。此位使用逻辑1启用ISL29020用逻辑0关闭ISL29020。

2.测量方式:位6。这个位元控制两个设备的测量模式。逻辑0将一次测量模式的设备,其中每次操作后设备自动关闭测量。逻辑1将设备置于数据收集的测量模式连续不断地。

3.光感测:位5。此位编程设备以执行环境光或红外(IR)光感应。逻辑0,环境光感应请求和逻辑1红外感应请求。

4.定时模式和分辨率:位4、3和2。这三个位决定是否完成集成时间内部或外部,以及ADC的位数。在内部计时模式,积分时间由一个内部振荡器(fOSC)和n位(n=4、8、12、16)在ADC内部计数器。在外部计时模式下积分时间由两者之间的时间决定连续同步脉冲指令

当位4设置为0时,设备配置为在内部计时模式。例如,命令寄存器内容应为1x000xx以请求内部计时模式。当位4设置为1时,设备配置为在外部计时模式。对于外部计时,命令需要发送1xx101xx以请求计时器数据在这段时间内计数的时钟周期数两个同步脉冲(参见表2)。计时器计数是从寄存器01h(LSB)和02h(MSB)读取。指挥部需要发送1xx100xx以请求ADC转换。ADC数据也从寄存器01h(LSB)和02h读取(最高有效位)。位3和位2确定每个内部定时模式下的转换。更改时钟周期的数量不仅仅改变设备的分辨率。它还改变了集成ADC用来采样光电二极管的时间测量用电流信号。

5.范围:位1和0。满标度范围(FSR)可以是使用位1和0通过I2C进行调整。表8列出了500kΩREXT电阻器的可能FSR值。

数据寄存器(01十六进制和02十六进制)该设备有两个8位只读寄存器,用于保存16位来自ADC或定时器的数据。最有意义的字节是以02十六进制访问,最低有效字节为以01十六进制访问。寄存器在每转换周期

计算勒克斯
ISL29020的ADC输出代码,数据,直接与环境光感应中的勒克斯成比例,如所示方程1。
这里,Ecal是计算的lux读数。常数α是由满标度范围和ADC决定最大输出计数。也可以查看常数作为灵敏度:最小的勒克斯测量装置可以测量,如等式2所示。
这里,范围(k)在表8中定义。Countmax是ADC的最大输出计数。用于每个定时模式的传输函数变为:内部计时模式

这里,n=4,8,12或16。这是ADC位数在命令寄存器中编程。2n表示中ADC输出可能的最大计数数内部计时模式。数据是存储在数据寄存器(01十六进制和02十六进制)。外部计时模式
从寄存器01h和02h请求ADC输出数据。fOSC和范围ISL29020使用外部电阻器REXT来修复其内振荡频率、fOSC与光传感范围,范围。fOSC和Range与雷克斯特。为方便用户,比例常数为参考500kΩ:
积分时间或转换时间
集成时间是指设备的模数转换器对光电二极管取样测量用电流信号。集成时间,其他单词,是完成模拟转换的时间光电二极管电流转换成数字信号(计数)。积分时间影响测量分辨率。为了更好的分辨率,使用更长的集成时间。简而言之快速转换,使用更短的集成时间。ISL29020在集成时间上为用户提供了灵活性平衡分辨率、速度和噪声抑制。集成时间可通过编程第4位在内部或外部设置命令寄存器00(十六进制)。内部计时模式下的积分时间大多数应用程序将使用内部计时模式。在这个模式、fOSC和ADC n位分辨率决定积分时间,色调,如等式7所示。
其中n是分辨率的位数,n=4、8、12或16。因此,2n是时钟周期的数目。n可以是在指令寄存器00(十六进制)位3和2上编程。

外部计时模式下的积分时间当需要集成时间才能同步到外部信号,如消除噪声的脉冲宽度调制。同步可以通过使用I2C同步来实现命令。第一个I2C sync命令启动转换。第二个完成转换,然后重新开始开始下一次转换。积分时间,色调,是两个同步脉冲之间的时间间隔:
其中,timer是获得的内部时钟周期数从数据寄存器和fOSC是内部振荡器频率。内部振荡器,fOSC,在内部和外部计时模式。但是,在外部计时模式,每个积分的时钟周期数为否固定在2n的更长时间。时钟周期的数量随选择积分时间,并限制在216=65536。整齐为避免错误读数,积分时间必须短不允许计数器寄存器溢出
噪声抑制
总的来说,集成型adc具有优异的性能周期性噪声源的噪声抑制特性其频率是转换的整数倍速度。例如,一个60Hz交流无用信号的和0毫秒至k*16.66毫秒(k=1,2…ki)是零。同样,设置设备的集成时间是周期性噪声信号,大大改善了光传感器有噪声时的输出信号。光学设计平窗透镜设计窗镜肯定会限制。窗玻璃应该直接放在上面设备的。透镜的厚度应保持在最小化反射和同时,还可以最大限度地减少塑料材料。建议厚度t=1mm窗镜设计。直径越大视窗镜头,ISL29020的视角越宽。表11显示了光学元件的推荐尺寸窗户确保35°和45°视角。这些尺寸基于1.0毫米的窗透镜厚度折射率为1.59
t=1透镜厚度
D1 ISL29020与镜头内边缘的距离
透镜直径
D ISL29020和镜头之间的总距离约束
外缘
所有尺寸单位均为mm
导光窗
如果需要一个较小的窗口,同时保持较宽的窗口ISL29020的有效视角需要透明塑料来捕捉光线然后聚焦并将灯引导到设备上。因此,光之名导光管或也称光管。管子应该放好直接在设备顶部,距离D1=0.5mm以达到最佳性能。灯管应该有直径至少为1.5mm,以确保传感器将暴露。见图5。

建议的PCB占地面积用户检查“表面安装”很重要光学双扁平封装无铅装配指南(ODFN)启动ODFN产品板前的“包装”安装。
布局注意事项

ISL29020对布局相对不敏感。像其他人一样I2C设备,旨在提供卓越的性能即使在非常嘈杂的环境中。只有一个很少考虑能确保最佳性能。将电源和I2C线路尽可能远离所有噪声源。使用一个0.01μF电源去电容器,放置在设备附近。典型电路ISL29020的典型应用如图6所示。ISL29020的I2C地址硬连线为1000100。这个设备可以与其他符合I2C标准的设备。
焊接注意事项
回流焊建议采用对流加热;不建议直接红外线加热。塑料ODFN封装不需要自定义回流焊型材,并符合+260°C的要求。标准回流焊建议采用最高+260°C的型材。






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