Transcript 可见光传感器
可见光传感器 AII 204制作 一：可见光传感器的概念 传感器是能感受有规律的被测量，并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件或 装置。可见光传感器是将可见光作为被测 量，并转换成输出信号的器件。 二：可见光传感器产品介绍 (1):SE-15可见光传感器 SE-15是小巧且精确的可见光传感器，是需要精确 纠偏而空间受限的最佳之选。控制范围是10.2毫米 （0.4英寸），这款紧凑轻型的传感器最适用于不透 明物、透明物或反光材质的放卷和收卷纠边应用中。 工作原理： 这款中等间隙的反射传感器利用一个安装在 卷材对面的反射镜和一个联合轴的可视红光 传送和接收光波。在反光镜和传感器间的有 效间隙的范围从25毫米（1.0英寸）至1米 （39.0英寸）。传感器的光信号被环境过滤 和反射光处理后提供可靠精确的性能 主要特点： 小巧且精确的可见光传感器，不透明材料、透 明材料，或反光材料的理想之选。 不受箔片/透明胶片及周围光线的影响。 在传感器和反射镜间的有效间隙从25毫米（1.0 英寸）至1米（39.0英寸）。 安装简单。内置信号放大器和发光二极管指示 器简易排列和调节器。 内置增益调整。 兼容所有FIFE处理器。 灵活的安装支架和调位装配确保证安装快捷 简单。 防静电保护。 (2):能实现人眼仿真的集成可见光 传感器LX1970 性能特点 ●内含ＰＩＮ型光电二极管、高增益放大器和两个 及灵敏度都与人眼十分相似，因而能代替人眼去感 受环境亮度的明暗程度，并将接收到的可见光转换 成电流信号，进而对背光源的亮度进行控制。 ●峰值发光波长为５２０ｎｍ，电流灵敏度为 ０．３８μＡ／ｌｘ，暗电流为１０ｎＡ。 ●非线性误差小，重复性好。两个互补输出端的 电流不对称度仅为±０．５％，可任选一端作为 输出。 ●外围电路简单，价格低廉，使用方便。无须使 用滤光片即可有效衰减紫外光及红外光。 ●微功耗，低压供电。采用２～５．５Ｖ电源， 电源电流可低至８５μＡ（典型值）。工作温度 范围为－４０℃～＋８５℃。其外形尺寸仅为 ２．９５ｍｍ×３ｍｍ×１ｍｍ。 ＬＸ１９７０的工作原理 ＬＸ１９７０采用ＭＳＯＰ－８表贴塑 料封装，其引脚排列和内部框图如图所 示 ＬＸ１９７０芯片正面有一个面积为０．３ ６９ｍｍ２的受光区。ＵＤＤ和ＵＳＳ分别 接电源的正、负极。ＳＮＫ为电流接收器的 引出端，ＳＲＣ为输出电流源的引出端。其 管产生的光电流经过高增益放大器送至两个 电流输出端，其中一个是电流吸收器的引脚 ＳＮＫ，另一个是输出电流源的引脚ＳＲＣ， 二者的电流分别为ＩＳＮＫ 和ＩＳＲＣ。 其中ＩＳＮＫ为灌入芯片中的电流，简称灌 电流 这两种电流信号通过Ｒ１、Ｒ２可分别转 换成电压信号ＵＳＮＫ、ＵＳＲＣ。改变 Ｒ１（或Ｒ２）的电阻值可调整电压增益， 电阻值允许范围是１０ｋΩ～５０ｋΩ。Ｃ １和Ｃ２为滤波电容，可用来决定传感器 的响应时间。输出ＵＳＮＫ与环境亮度成 反比，ＵＳＲＣ与环境亮度成正比，二者 呈互补输出特性，可任选一路信号作为输 出电压ＵＯ。 (3):LLS05-A线性光敏传感器 产品介绍： 国内首家研发符合欧共体环保指令 要求光敏电阻替代产品.内置CMOS 放大器及UV/IR滤光片,低照度,线性 好.广泛应用于光电产品,自动灯具, 玩具,相机调光,LED自动背光调节等 领域. 价格说明价优 产品数量按要 求供货 包装说明小包装100PCS (4):EL7900 生产厂家：intersil公司 特点：在1勒~10000勒范围内有近似人眼的 相应 是一种微型5引脚、2mm×2 mm 无引线器 件 ，并获EDN 2005年度创新奖 它工作在单2.5V~5.5V电压下，产生的电流 输出从全暗的 150 nA 直到 100 勒 荧光灯 下的 60mA。因此，它的耗电基本上是输出 电流的映射，但当关闭时可低至 1.5mA。 它的输出电压可以在正电压的 300 mV 以 内，同时在整个有用范围内是线性响应， 重要的是电阻值的选择不能造成输出饱和。 电阻器选择也会影响到响应时间，但由于响 应时间仍然是在 200ms 以下范围，还有很多 空余带宽，使器件适合用于控制便携电子设 备的显示背光应用。这些器件现有供应，每 千片批量单价大约为0.70美元。 (5):DM系列数字化光强度计 DM 系列数字化强度计简介 具有X 及 H两大类型，九种型号。用于测量 短波 UVC (230-280nm)，中波UVB (280320nm)，长波 UVA (320-400nm) ，蓝光 (420-480nm)及太阳光紫外线(300-400nm)。 DM X系列强度计量程为 0-19,990 µW/cm2。 DM H系列强度计量程为 0-199.9 mWcm2 (0-19,990 µW/cm2)。 DR系列带可更换传感器的数字紫外 线及蓝光强度计 一台主机可配五种不同波长的紫外或蓝光传 感器。DRC-100X 主机量程为 0-19,990 µW/cm2，DRC-100H 主机量程为0-199.9 µmW/cm2 (0-199,900 µW/cm2)。 相应的 DIX-系列传感器电缆线长 4-英尺 (121.9cm) ， 传感器可更换。 配DIX-系列传感器的DRC-100X强度计 可更换传感器有很多优点：当一个传感器进 行重新标定或维修时，主机仍然可以和其他 传感器使用。而且，当测量多种波长时，只 需一台主机配多种传感器即可，更加经济。 同时我们提供DR-75手提箱，可装四块传感 器及一台主机。 所有传感器温度系数：+/- 0.025%/C (0--50 C) 传感器测量波长范围传感器型号短波(230280nm)DIX-254A中波(280-320nm)DIX300A长波(320-400nm)DIX-365A长波(395415nm)DIX-405A兰光(420-480nm)DIX450A DSE-2000A系列黑白两用照度计 完整的系统，测量黑光 及白光辐照强度! 防振防水 优秀的全程精度 无损检测及质量控制首 选 符合MIL及ASTM标准 DSE-2000A 配有DSE-100X数字表，DIX-365A黑光传感器,DIX555A白光传感器(单位Footcandles英尺烛光)及DR75手提箱。 量程 黑光: 0-19,990 µW/cm² 可见光: 0-199.9 fc 分辨率 10 µW/cm² 0.1 fc DSE-2000A/L 配有DSE-100X数字表，DIX-365A黑光传感器,DIX555A白光传感器(单位Lux勒克斯)及DR-75手提箱。 量程 黑光: 0-19,990 µW/cm² 可见光: 1,999 lux 分辨率 10 µW/cm² 1 lux DSE-2000HA 配有DSE-100H数字表，DIX-365A黑光传感器,DIX555A白光传感器(单位Footcandles英尺烛光)及DR75手提箱。 量程 黑光: 0-199.9 mW/cm² 可见光: 0-1,999 fc 分辨率 0.1 mW/cm² 1 fc DSE-2000HA/L 配有DSE-100H数字表，DIX-365A黑光传感器,DIX555A白光传感器(单位Lux勒克斯)及DR-75手提箱。 量程 黑光: 0-199.9 mW/cm² 可见光: 0-19,990 lux 分辨率 0.1 mW/cm² 10 lux 所用传感器的性能指标 全程精度:按NIST标准，优于±5% 测量波长:320-400nm (黑光) 380-760nm (可见光) 角度反应:Cosine温度系数:±0.20%/°C (0 to 50°C) 参考使用条件: 温度：23°C ±1°C 相对湿度：30 to 60% 气压：575 至 800mm Hg 到7,500 英尺 (2,286m) 海拔 传感器尺寸:3L x 2W x .7H (7.6L x 5.1W x 1.3cmH) （6）：可见光传感器在 气象卫星上的应用 风云二号气象卫星 风云二号A星是中国的第一颗自旋稳定静止 气象卫星。主要功能是对地观测，每小时获 取一次对地观测的可见光，红外与水汽云图。 所以其上游非常多的可见光传感器。从而也 说明可见光传感器起着不可忽视的作用。 （7）：可见光传感器在遥 感卫星的应用 SPOT遥感卫星的拍图 继1986年以来，法国先后发射了SPOT— １、2、3、4对地观测卫星。SPOT—1、2、 3采用832km高度的太阳同步轨道，轨道重复 周期为26天。卫星上装有两台高分辨率可见 光相机(HRV)，可获取10m分辨率的全遥感 图像以及20m分辨率的三谱段遥感图像。这 些相机有侧视观测能力，可横向摆动27°， 卫星还能进行立体观测 （8）：可见光传感器在机 器人上的应用 北京交大阳光智能技术有限公司生产的 SUNNY 618教育机器人为背景,详细阐述机器 人的执行机构、减速机构和驱动机构的设计 方案。 SUNNY 618是一个自制型机器人的工具箱： 它有三个变速箱、你可以任选其中一个驱动 系统；变速箱有轮式、六足式及履带式几种 类型。机器人可以通过传感器（可见光传感 器、红外线传感器、触觉传感器）感知环境 的变化并通过自己的微电脑控制自己的行为。 其身体的配电盘上有许多小孔，这些小孔是 为可用传感器的附加装置所准备的。通过调 整传感器的位置和角度，可以指定机器人的 特性。 1、可以选择可见光传感器和红外线传感器， 这传感器是专门为红色可视型足球比赛而设 计的。 2、SUNNY 618 是用来设计参加青年机器人 足球世界杯比赛的（灰色等级标准），你只 需装上“灰色等级的传感器”就可以参加比 赛。 3、SUNNY 618 也可以设计成“线性追踪型” 或“躲避障碍式”机器人，也可以用于检测 周边人员、环境温度、环境适度等个中机器 人。 SUNNY 618教育机器人行走机构包括三种： 图2-1 双轮型机器人外观 图2-1给出了双轮型机器人外观，他特点是能 快速运动。适合做比赛中要快速出脚的前锋 球员。尽管如此，它却很容易摔倒，因为它 与地面接触的面积较小。它将用敏捷的步法 在场地中自由跑动。 图2-2 六足型机器人外观 图2-2给出了六足型机器人外观，他特点是用 六条腿做独特的运动。速度很慢却可以牢固 的转动。由于在移动时有一点轻微的晃动， 所以虽然抗击冲撞的能力不弱，但却不擅长 持球。 2-3 双带型机器人外观 图2-3给出了双带型机器人外观，他特点是虽 然速度不是很快，但却非常稳定，不易滑倒。 由于与地面有较大的接触面积，甚至收到命 令他也不会退让半分。是很好的守门员。 图2-22 两个齿轮箱的主齿轮套在一个轴上状况 图2-25 传感器板安装 图2-26控制电路板加装 (9):无人机 上图所示无人侦察机采用了多种传感器 中可见光传感器占有很大的比重。 ，其 （10）：可见光固体图像传感器 自五十年代末苏联发射世界上第一颗人造地球卫星 以来，世界各先进国家都争相发展太空飞行技术， 到二十世纪末期，已发射空间飞行器5000余颗。军 用航天器估计要占多达2/3的比例。空间技术已成为 象征着强国的标志，并充满着火药味。随着八十年 代和九十年代光电子技术的飞速发展，使固体可见 光图像传感器不断地突破技术难关，发展成熟，迅 速地用作空间技术的各种星载光电子图像传感器， 航天敏感器技术发展到了一个新的阶段，对空间技 术的发展产生了深远的影响。 发展现状 可见光固体图像传感器已使成像技术实现了 小型、低功耗、低成本和便携式应用、使成 像系统技术了发生了革命性的变化。尽管迄 今为止已发展了多种固体摄像器件，然而 CCD器件和已在快速发展的CMOS图像传感 器却占据了整个该领域的95%的份额， CMOS是继CCD之后的后起之秀。 图示间谍卫星上就用到固体可见光传感器 CCD图像传感器 CCD图像传感器件技术已发展了三十多年， 早已是成熟和普及的器件，在红外焦平典型 面阵列技术实用化之前很长一段时间极受军 用重视，目前仍在可见光波段广泛采用。 主要性能指标 ①像元集成度：常用单芯片像元集成度为512、 1024、2048、4096、5000、7450和8000等；多芯 片像元集成是用二个或多个单线阵芯片组合起来形 成数万像元的特长线阵列 ②像元尺寸:目前的大格式阵列像元尺寸已小达 7.0mm×7.0µm； ③灵敏度，通常为几个Lux~Lux-1，加上增强器处 于微光工作模式时为Lux-3；采取冷却时为Lux5~Lux-7； ④分辨率：大型阵列通常的电视分辨线为＞ 1000×1000TV线，目前最小已做到1/7in.。 CMOS图像传感器件 由于CMOS图像传感器件与CCD相比功耗更 低，可实现极高帧速工作和低成本化，.成本 仅为CCD的1/4，因而发展极快，可能最终在 某些领域取代CCD。 主要性能指标 ① 像元集成度：由于器件技术的进展，目前 的像元集成度常用的为几十万到100万像素， 如512×480和1280×1000，已能制出 4096×4096和6144×6144元的阵列； ② 像元尺寸：由于制作技术的不断改进，像 元尺寸已可小达3.3mm×3.3mm； ③ 高灵敏度：在近红外光谱区（900nm）光 电转换效率高达50% ④ 宽动态范围：CMOS的动态范围通常为 60dB以上，已达到170dB ⑤ 高帧速和超高帧速：随着CMOS图像传感 器技术的发展，在高帧速工作方面取得了显 著的进展.。DALSA和红湖公司的CMOS图像 传感器帧速竟然高达100000frame/s。 ⑥ 功耗：CMOS最明显的特点是低功耗，目 前高帧速工作时仅为50mW 发展趋势 CMOS图像传感器是目前和未来该领域正在发展中 的主流技术。CCD主要是在应用上想办法，根据不 同的应用目的和系统设计方案组合应用。由于CCD 图像传感器技术极为成熟， 预期最终CMOS图像传 感器难以取代CCD图像传感器，将是二者长期共存 的局面。但是， CMOS图像传感器具有成本低、集 成度高、低功耗的突出优点，如果再解决了影响性 能和图像质量的噪声问题，CMOS就将成为极佳选 择。 三：小结 光传感器是利用光敏元件将光信号转换成电 信号的传感器，它的敏感波长范围在可见光 附近，包括红外线波长和紫外线波长。故可 见光传感器是光传感器的一个主要部分，其 种类繁多，像光电管、光电倍增管、光敏电 阻、光敏三极管，还有色彩传感器、CCD和 CMOS图像传感器等都是可见光传感器 今后可见光传感器朝着高稳定性，高可靠性， 高精度，高信噪比和高分辨率，智能化方向 发展。使其具有很强的自适应能力、很高的 性价比。