OPT3004 在电池供电camera中 的应用

Betty Guo

在电池供电的应用中,功耗是非常重要的指标。电池供电的Camera中通常会使用两颗MCU来实现,一颗超低功耗的MCU处于长期工作状态,主MCU处于休眠状态。当外界环境发生变化时,比如白天切换到夜晚或人员走动时,传感器会反馈外界环境信息给超低功耗的MCU,超低功耗的MCU会根据传递的信号唤醒主MCU进行工作,配置图像采集sensor,从而节约能效。

传统的长供电的摄像机应用中,多使用低成本的光敏电阻或光敏二极管作为光感元件。主MCU根据sensor采集的图像进行成像配置,同时光敏二极管作为辅助感光元件共同实现sensor的寄存器配置。

对于电池应用摄像机,由于主MCU长期处于休眠状态,外界光强的感知完全由光敏二极管来实现。由于光敏二极管动态范围窄(0Lux1500Lux),当摄像机处于室外环境中时,外界光照强度很大,容易出现光强饱和现象,导致图像采集sensor配置不准确,影响画面。另一方面, 光敏二极管或光敏电阻本身也存在较大的功耗,影响系统的使用时间。

根据摄像机的结构,IR LED与光sensor处于同一块PCB板子上。当红外灯打开时,光sensor 会同时接收到红外光,因此光传感器必须能够有强的红外抑制能力,否则会导致参数配置不准确, 使红外滤光片IR CUT不断的进行切换。如下图所示:

综合以上,针对电池应用的光传感器,必须具备低功耗,高IR抑制比的性能。

OPT3004是一款和人眼的视觉响应高度匹配的光照传感器,具有很高的红外阻隔能力,是人眼匹配度低且红外阻隔能力差的光电二极管、光敏电阻等首选替代产品。测量范围为0.01Lux 83000Lux,内置满量程设置功能,响应时间100ms-800ms可选。OPT3004还具有出色的角红外阻隔功能,可以实现红外入射角85°以上阻隔99%



即使OPT3004IR LED 位于同一块板子上,由于OPT3004出色的角入射红外抑制能力,它的OPT3004采集的光强值,可以通过以下方式近似计算:

自然光强=实际总光强-IR 抑制强度


其中,实际总光强指的是包含外界自然光和红外总的光照强度,IR抑制强度是指芯片内部的抑制能力,可以通过OPT3004寄存器中的0x04调节, 默认值为0x00。经过测试,在暗室中使用波长为850nm的光谱照射,当reg0x04=0x0004时,在完全黑暗情况下输出光强为0,能够完全抑制红外干扰的影响。

这里是针对光敏二极管和OPT3004的参数对比:

通过以上分析,OPT3004非常适用于在电池供电摄像机等红外灯和光传感器距离非常近的应用中,通过配置寄存器0x04调整红外抑制能力,可以完美替代光敏二极管解决在室外电池供电摄像机中,功耗大,动态范围窄以及受IR干扰的问题。

参考文献:

[1] OPT3004 datasheet. http://www.ti.com/lit/ds/sbos929/sbos929.pdf

[2] Automatic control of Display backlight using an Ambient Light Sensor with Human-eye response. http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/sboa209/sboa209.pdf