利用紅外線傳感器實現(xiàn)接近感應應用

圖 3：二維空間中手勢性能分析

三維空間動作檢測由三個LED 和單個光電二極管組成。LED3 與LED1、LED2 不在同一直線上，如圖 1 所示，可以把LED1 和LED2 之間的連線看作X 軸，LED1 和LED3 之間的連線看作Y 軸，從光電二 極管和LED 到被測物體之間的連線看作Z 軸。圖4 顯示了與圖2 和圖3 相同的測量過程，其中藍線代 表LED3 的測量數(shù)據(jù)。當手從左向右滑動時，因為手在LED1 和LED3 上同時通過，LED1 和LED3 數(shù) 據(jù)線同時上升，然后是LED2 數(shù)據(jù)線。當手從底部向頂部滑動時，因為手先遇到來自LED3 的IR 光， LED3 數(shù)據(jù)線上升，然后是LED1 和LED2。當往復動作時，因為手在整個過程中都反射等量的LED 光，三個LED 測量值是相同的。

圖 4：加入LED3 后，三維空間中動作性能分析

當 IR LED 和IR 傳感器應用于產(chǎn)品時，這些組件通常不會用作裝飾目的而放在外面，終端產(chǎn)品至少需 要一個開口或透明窗口，讓IR 光透過。

IR LED 從窗口中照射出，被外部物體反射后，通過窗口進入Si1120 傳感器。單一窗口配置的主要缺點 是：窗口將導致一些光線被內(nèi)反射到Si1120，即使在檢測范圍內(nèi)沒有外部物體時，大量反射光也可能 導致傳感器輸出。

雙窗口設計使用其中一個窗口用于IR LED，另一個窗口用于傳感器。通過在LED 和傳感器之間進行適 當?shù)母綦x，設計消除了內(nèi)部反射的問題，為系統(tǒng)提供更好的敏感性和檢測范圍。

對于 IR 接近感應系統(tǒng)設計而言，選擇何種IR LED 是一項非常重要的決定。IR LED 視角對最大檢測距 離和范圍有很大影響。從LED 射出的IR 光形成一個圓錐狀，圓錐頂角（大多數(shù)LED 能量從這里輸 出）被稱為LED 視角。

圖 5：窄視角和寬視角IR LED 的差異

所有的 LED 都有一個特定的視角，一個窄視角LED 意味著發(fā)出的能量更加集中，比寬視角LED 照射 的更遠。這意味著使用窄視角IR LED 將在窄檢測區(qū)域中形成更遠的檢測范圍，圖5 說明了窄視角和寬 視角IR LED 的差異。

當設計 IR 系統(tǒng)時，系統(tǒng)中被測物體的特點也是需要重點考慮的。除了用于檢測手勢，IR 接近感應系統(tǒng) 也能被用于檢測無生命物體，如車庫門（打開或關閉）。檢測較大物體時，由于有更多的IR 光被反 射，檢測距離將更遠。物體的顏色是另一個需要考慮的因素，因為IR 光與可見光有相同特性，淺色物 體比深色物體反射更多光線。物體的顏色越深，越要接近IR 系統(tǒng)，因為僅有來自IR LED 的少量IR 光 被反射到IR 傳感器。

在消費電子、工業(yè)和汽車領域應用中，許多電子系統(tǒng)從非接觸式反射中受益。IR 接近感應為需要檢測 物體存在的系統(tǒng)提供了一個最佳方法。接近感應也可用于檢測最多三維空間內(nèi)的動作，甚至是手勢，使 得下一代電子產(chǎn)品的人機界面更先進、更直觀。