「電子DIY」Arduino 光、磁場(chǎng)和溫度多傳感器防護(hù)罩

這種Arduino Nano防護(hù)罩由光傳感器、磁場(chǎng)傳感器和溫度傳感器組成。該屏蔽可用于開(kāi)發(fā)各種需要的光傳感、磁場(chǎng)傳感和溫度傳感的工程。所有傳感器都提供模擬電壓輸出，因此每個(gè)輸出都連接到Arduino Nano的模擬輸入。

• OPT101增益可調(diào)的高靈敏度光傳感器（模擬輸出）

• DRV5053磁場(chǎng)傳感器（模擬輸出）

• LM35溫度傳感器（模擬輸出）

• OPT101光傳感器輸出連接到Arduino Nano的模擬引腳

• 磁場(chǎng)傳感器輸出連接到Arduino Nano的模擬引腳

• LM35傳感器輸出連接到Arduino Nano的模擬引腳

• OPT101提供7.5mV到4V（最小暗輸出7.5V）

• DRV5053磁場(chǎng)傳感器輸出0-1.8V

• LM35溫度傳感器線(xiàn)性10 mV/°C標(biāo)度因數(shù)

電源：所有傳感器連接到Arduino Nano的5V

OPT101是一個(gè)單片光電二極管放大器。光電二極管和跨導(dǎo)放大器集成在一個(gè)芯片上，消除了離散設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，如漏電流誤差、噪聲拾取和雜散電容引起的增益峰值。輸出電壓隨光強(qiáng)線(xiàn)性增加。功率放大器采用單電源供電。2.29mm X 2.29 mm光電二極管以光電導(dǎo)模式工作，具有良好的線(xiàn)性度和較低的暗電流。

OPT101是一種大面積光電二極管，集成了優(yōu)化的運(yùn)算放大器，使OPT101成為一種小型、易于使用、光電壓轉(zhuǎn)換的器件。光電二極管具有非常大的測(cè)量面積，可以收集大量的光，因此可以進(jìn)行高靈敏度的測(cè)量。該光電二極管具有寬的光譜響應(yīng)，在紅外光譜中有一個(gè)最大的峰值，可用范圍從300 nm到1100 nm。從所有模擬電路到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)電路。芯片上的電壓源保持放大器在良好的工作區(qū)域，即使在低光照水平。OPT101電壓輸出是光電二極管電流乘以反饋電阻（IDRF）加上為單電源操作引入的約7.5 mV的基座電壓VB的乘積。輸出為7.5 mV直流無(wú)光，并隨著照明度的增加而增加。光電二極管電流ID與照射在光電二極管上的輻射功率或通量（以瓦特為單位）成正比。在波長(zhǎng)為650 nm（可見(jiàn)紅色）時(shí)，光電二極管的響應(yīng)RI約為0.45 a/W。其他波長(zhǎng)的響應(yīng)響應(yīng)如圖1所示。內(nèi)部反饋

激光電阻為1 MΩ。使用該電阻，在650nm波長(zhǎng)處，輸出電壓RV約為0.45v/μW。

圖2顯示了以微瓦為單位的輻射功率范圍內(nèi)的響應(yīng)。圖3以瓦特/平方米為單位顯示了整個(gè)輻照度范圍內(nèi)的響應(yīng)。8.3.1暗性能電氣特性表中的暗誤差包括所有來(lái)源。暗輸出電壓的主要來(lái)源是施加在運(yùn)算放大器的非逆變輸入端的基座電壓。此電壓被引入

在沒(méi)有光線(xiàn)照射到光電二極管的情況下提供線(xiàn)性操作。光電二極管的暗電流約為2.5pa，在室溫下幾乎沒(méi)有偏移誤差。運(yùn)算放大器求和結(jié)（負(fù)輸入）的偏置電流約為165帕。暗電流從放大器偏置電流中減去，這些剩余電流流過(guò)反饋電阻器，產(chǎn)生偏移。溫度對(duì)這種差電流的影響如圖10所示。圖17所示的可選電路將暗輸出電壓調(diào)整為零。使用低阻抗偏置驅(qū)動(dòng)器（運(yùn)算放大器）驅(qū)動(dòng)引腳8（公共），因?yàn)檫@個(gè)節(jié)點(diǎn)有信號(hào)相關(guān)的電流。

為了響應(yīng)地設(shè)置不同的電壓，連接一個(gè)外部電阻器REXT。為了提高響應(yīng)度，將該電阻器與內(nèi)部1-MΩ電阻器串聯(lián)（圖18），或通過(guò)不連接針腳4（圖19）將內(nèi)部電阻器更換為外部電阻器。當(dāng)使用小于1 MΩ的外部電阻器時(shí)，第二種配置還將電路增益降低到106 V/A以下。顯示了OPT101的基本電路連接，使用單電源運(yùn)行，并使用內(nèi)部1-MΩ反饋電阻，在650 nm下響應(yīng)0.45 V/μW。針3（–V）在此配置中連接到公共線(xiàn)。高阻抗電源的應(yīng)用可能要求去耦電容器靠近器件引腳，如圖所示。

DRV5053器件是一種斬波穩(wěn)定霍爾集成電路，它提供了一種在溫度下具有卓越靈敏度穩(wěn)定性的磁感應(yīng)解決方案，并集成了保護(hù)功能。0-2-V模擬輸出與外加磁通密度線(xiàn)性響應(yīng)，并區(qū)分磁場(chǎng)方向的極性。內(nèi)部保護(hù)功能用于反向供電條件、負(fù)載卸載和輸出短路或過(guò)電流。

DRV5053裝置是一種斬波穩(wěn)定霍爾傳感器，具有用于磁感應(yīng)應(yīng)用的模擬輸出。請(qǐng)注意，當(dāng)向VCC（相對(duì)于GND）施加約-22至2.4 V電壓時(shí)，DRV5053設(shè)備將不工作。此外，該設(shè)備可以承受高達(dá)40V的電源電壓的瞬態(tài)持續(xù)時(shí)間。輸出電壓取決于垂直于封裝的磁場(chǎng)。沒(méi)有磁場(chǎng)將導(dǎo)致OUT=1 V。磁場(chǎng)將導(dǎo)致輸出電壓隨磁場(chǎng)線(xiàn)性變化

字段。磁場(chǎng)極性定義如下：靠近包裝標(biāo)記側(cè)的南極為正磁場(chǎng)?？拷鼧?biāo)記側(cè)的北極是一個(gè)負(fù)磁場(chǎng)。對(duì)于負(fù)靈敏度的器件（即DRV5053RA：–40 mV/mT），南極將導(dǎo)致輸出電壓降至1 V以下，而北極將導(dǎo)致輸出電壓升至1 V以上。對(duì)于具有正靈敏度的設(shè)備（即DRV5053EA:40 mV/mT），南極將導(dǎo)致輸出電壓升高到1 V以上，北極將導(dǎo)致輸出電壓降到1V以下。

LM35系列是精密集成電路溫度器件，其輸出電壓與攝氏溫度成線(xiàn)性比例。與以開(kāi)爾文（Kelvin）校準(zhǔn)的線(xiàn)性溫度傳感器相比，LM35器件具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橛脩?hù)不需要從輸出中減去很大的恒定電壓來(lái)獲得方便的攝氏度刻度。LM35設(shè)備不需要任何外部校準(zhǔn)或微調(diào)，以在室溫下提供±?°C和?55°C至150°C溫度范圍內(nèi)提供±?°C的典型精度。通過(guò)在晶圓級(jí)進(jìn)行微調(diào)和校準(zhǔn)，可以確保較低的成本。線(xiàn)性讀出電路和線(xiàn)性輸出接口使輸出更容易精確。該設(shè)備與單電源或正負(fù)電源一起使用。由于LM35設(shè)備僅從電源中吸取60μA的熱量，因此在靜止空氣中的自加熱能力非常低，低于0.1°C。LM35設(shè)備的額定工作溫度范圍為?55°C至150°C，而LM35C設(shè)備的額定溫度范圍為?40°C至110°C（?10°且精度提高）。LM35系列器件封裝在密封到晶體管封裝中，而LM35C、LM35CA和LM35D器件可采用塑料TO-92晶體管封裝。LM35D設(shè)備有8引線(xiàn)表面安裝小外形封裝和塑料TO-220封裝。

• 直接以攝氏度校準(zhǔn)

• 線(xiàn)性10 mV/°C標(biāo)度因數(shù)

• 5°C保證精度（25°C時(shí)）

• 額定溫度范圍為-55°C至150°C

• 適用于遠(yuǎn)程應(yīng)用

• 晶圓級(jí)微調(diào)成本低

• 工作電壓從4伏到30伏

• 小于60-μA的電流消耗

• 低自加熱，靜止空氣中0.08°C

• 典型非線(xiàn)性度為±?°C

• 低阻抗輸出，1-mA負(fù)載為0.1Ω