使用 Si1102-EK 套件实现简单、低功耗的接近感应

对于简单、短程、超低功耗的接近传感，Silicon Labs 的 Si1102 基于有源光学反射率的传感器和随附的 Si1102-EK 评估套件提供了一种实用、易于使用的解决方案。该套件随附电路板、电池、LED、电源开关和电位计，但对基于红外的接近传感和设计实现的细微差别进行一些背景介绍将有助于优化设计。

基于反射率的有源光学接近传感器驱动可见光或红外LED，该LED照亮目标，然后测量反射率以确定接近度（图1）。

图 1：Si1102 采用双端口方法进行基于有源光反射率的接近检测，以避免过载以及发送和接收信号干扰。（图片来源： 硅实验室*)*

这是一个看似简单的概念，在包括电子玩具、为射频报警系统和节能系统供电的应用中很受欢迎。它们倾向于使用波长为850nm范围内具有最佳性能的红外光，但对于洗手液器，皂液器和纸巾分配器等应用，通常需要可见光红色LED。

反射率接近感应与被动红外接收器（PIR）形成鲜明对比，被动红外接收器通过感应照明或自然发射的红外的变化来检测运动。此外，与其他测量发射和接收脉冲之间的时差的飞行时间（ToF）接近传感技术（如LiDAR，雷达甚至声纳）不同，反射率接近传感器使用信号电平和光学技术来确定范围。

虽然这听起来更简单，但实际上很难可靠和重复地完成。必须考虑直流环境光，以及 LED 随时间推移的劣化、LED 电源电压变化、温度变化和其他环境因素。即使预先选择了正确的电阻和电容器进行正确的偏置和阈值控制，现场的时间和环境影响也会影响LED的输出功率以及传感器的灵敏度。

此外，虽然设计人员可能很想通过选择单端口设计（其中发射和接收使用相同的窗口）来缩小传感器的占位面积，但这需要花费大量时间和精力来避免过载和发射/接收干扰情况（再次参见图1）。

发生过载是因为传感器无法区分来自窗口本身的反射（反弹）或被检测的物体。反弹或内部反射信号可以达到从物体反射的光信号的100倍，即使它只有几厘米远。

Si1102-EK：简单灵活

对于有经验的设计师来说，考虑所有要求并创建Si1102的最佳实现并不是什么大不了的事情，但如果它已经创建，则无需重新发明轮子。这就是 Si1102-EK 的目的所在，Si1102-EK 是一种有趣的简单解决方案，它将 Si1102 双端口传感器封装在易于使用的套件中，为专家和新手节省时间（图 2）。

图 2：Si1102-EK 提供全面实施所需的所有组件，包括用于灵活控制传感器阈值和 LED 频闪频率的电位计。（图片来源：硅实验室）

该套件包括一块电路板、一个 CR2032 电池、一个引脚连接器、一个电池电源开关、一个红外 LED、Si1102 传感器以及基本操作所需的所有无源元件。至关重要的是，该套件包括两个电位计，用于通过主动控制接近阈值和红外LED频闪频率来提供一定程度的可编程性。这有助于解释和抵消随时间推移的任何变化。例如，传感器的阈值可漂移高达20%或更多，具体取决于温度。

通过查看原理图，可以深入了解该套件的工作原理（图3）。要玩弄设计并使用专有变量，设计人员可以在线访问原理图，点击 Schematics.com。

图 3：Si1102-EK 的原理图既显示了最终实现的简单性，也显示了电位计 R1 和 R2 提供的灵活性。（图片来源：硅实验室）

Si1102 本身是一款独立的双端口传感器，可驱动单个 LED 并提供简单的开/关输出。它具有内部模拟唤醒控制器，该控制器通过外部电阻器进行控制，以设置测量之间的时间间隔。

如图3所示，Si1102以R2电位计定义的频率对红外LED进行频闪。然后，Si1102 测量反射到封装上的光量。如果它超过电位计R1设置的阈值，Si1102的输出将锁定为低电平，从而打开蓝色LED（D2）。S1 连接或断开电池的电源，而接头 H1 可访问 Si1102 的引脚。

总体而言，Si1102 旨在将平均功耗保持在微瓦 （μW） 范围内。这是通过简单的设计和功能来实现的，例如简单的PRX开/关输出。Si1102-EK 将设计的简单性扩展为简单的实施。

同样，为了进一步探索Si1102-EK的功能，请使用原理图。