可见光传感器

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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。

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