優(yōu)化MAX44007環(huán)境光傳感器，改善黑色玻璃的設(shè)計(jì)性能

 摘要：黑色玻璃會(huì)改變照在環(huán)境光傳感器上的光線頻譜，這是環(huán)境光傳感器所面臨的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。尤其是黑色玻璃增強(qiáng)了光譜中的紅外分量，而人眼看不到這部分光譜。本應(yīng)用筆記介紹了幾種校準(zhǔn)/補(bǔ)償方法，從而對(duì)光傳感器在不同光源條件下的流明讀數(shù)進(jìn)行修正。本文探討了如何利用MAX44007光傳感器的高級(jí)模式調(diào)節(jié)其對(duì)可見(jiàn)光、IR通道的響應(yīng)。利用MAX44007的寄存器可以?xún)?yōu)化傳感器在黑色玻璃下的性能。

　　引言

　　MAX44007環(huán)境光傳感器提供高級(jí)工作模式，用于優(yōu)化傳感器在黑色玻璃下的性能。

　　目前，大多數(shù)智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦和TV都有采用黑色玻璃作為L(zhǎng)CD屏的框架，這種框架使得終端產(chǎn)品看起來(lái)精致、美觀。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在環(huán)境光傳感器的位置提供一個(gè)清晰的圓形窗口或縫隙。而新型產(chǎn)品中，光傳感器的窗口或縫隙被幾乎不透明的黑色油墨覆蓋，與其周邊的顏色渾然一體。制造商的原因很簡(jiǎn)單：顏色越深，越不容易分散用戶(hù)注意力，看起來(lái)會(huì)更加專(zhuān)業(yè)，外觀更精致！

　　不幸的是，深色油墨覆蓋環(huán)境光傳感器后，會(huì)在兩個(gè)方面造成設(shè)計(jì)復(fù)雜。首先，深色油墨將衰減環(huán)境光，從而降低傳感器接收到的光量。第二，油墨還改變了光線的光譜。從油墨的光譜特性看，幾乎全部通過(guò)紅外入射光，而可見(jiàn)光卻衰減到其原來(lái)光強(qiáng)的3%至5%。所以，環(huán)境光的紅外含量被大幅放大。由于深色油墨的實(shí)際化學(xué)特性會(huì)隨供應(yīng)商的不同而有所不同，從而使光信號(hào)傳輸（紅外光或環(huán)境光）特性進(jìn)一步復(fù)雜化。

　　針對(duì)黑色玻璃進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償

　　準(zhǔn)確匹配人眼的CIE曲線非常困難。正因如此，大多數(shù)高性能環(huán)境光傳感器（例如MAX9635）具有校準(zhǔn)/補(bǔ)償機(jī)制，用于修正不同光源下的流明數(shù)。這種修正通過(guò)組合兩種片上光敏二極管實(shí)現(xiàn)，組合后可有效提供準(zhǔn)確的光強(qiáng)讀數(shù)，以消除不同光源條件的影響。由于照射在黑玻璃下方傳感器上的光譜發(fā)生明顯變化，需要進(jìn)一步調(diào)整校準(zhǔn)參數(shù)。

　　需要特別注意光源對(duì)黑色玻璃下方傳感器的影響，對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)修正。如果光源中紅外成分較高，例如太陽(yáng)光和白熾燈，尤其需要進(jìn)行校正。白光LED （WLED）和熒光燈照射下，所需調(diào)整較小。

　　MAX44007具有高級(jí)模式，可用于調(diào)節(jié)對(duì)可見(jiàn)光和IR信號(hào)的響應(yīng)。

　　用于優(yōu)化玻璃下方傳感器性能的寄存器

　　以下為MAX44007的寄存器，器件數(shù)據(jù)資料也提供了該寄存器表。

　　一次性預(yù)設(shè)置，上電設(shè)置

　　按照以下步驟進(jìn)行一次性預(yù)設(shè)置，通常在上電時(shí)設(shè)置。

　　1.讀取4個(gè)寄存器中每個(gè)寄存器的內(nèi)容：0x09–0x0C。

　　     存儲(chǔ)變量：分別為Adv1、Adv2、VisibleGain和IRGain。

　　2.將這些變量1的補(bǔ)碼保存為新的變量：分別為Adv1C、Adv2C、VisibleGainC和IRGainC。例如，IRGainC = !IRGain；

　　     如果IRGain = 1010 0110，則IRGainC = 0101 1001。

　　3.向寄存器0x0D寫(xiě)入1000 0001，進(jìn)入高級(jí)模式（將ADV置1）。

　　4.將Adv1C、Adv2C、VisibleGainC和IRGainC分別寫(xiě)入寄存器0x09–0x0C。

　　     例如，向寄存器0x0C寫(xiě)入0101 1001，其原始值為1010 0110。

　　     注：隨后讀取寄存器0x0C （上述寫(xiě)操作之后），仍然讀回0101 1001，因?yàn)镮C在數(shù)據(jù)保存到這些高級(jí)寄存器之前進(jìn)行了內(nèi)部自動(dòng)位翻轉(zhuǎn)。

　　     保留IRGainC值，供將來(lái)使用。

　　5.必要時(shí)，為門(mén)限定時(shí)寄存器0x07設(shè)置一個(gè)合適的延遲。

　　6.設(shè)置INTE = 1 （寄存器0x01），使能中斷。

　　進(jìn)入正常工作模式

　　按以下步驟進(jìn)入正常測(cè)量模式。

　　7.讀取寄存器0x03和0x04，獲得12位的流明讀數(shù)。

　     　將數(shù)值保存為ComboLux。

　　8.向寄存器0x0C寫(xiě)入0000 0000，進(jìn)入臨時(shí)測(cè)量模式。

　　9.等待至少1.6s （2x 800ms）。

　     　如果需要，可聯(lián)系Maxim縮短這一時(shí)間。

　　10.讀取寄存器0x03和0x04，獲得12位的流明讀數(shù)。

　　     將數(shù)值保存為ApproxLux。

　　11.向寄存器0x0C寫(xiě)入IRGainC，退出臨時(shí)測(cè)量模式。

　　12.計(jì)算：ActualLux =ApproxLux - IRFactor × （ApproxLux - ComboLux）

　     　AcutalLux為實(shí)際環(huán)境光讀數(shù)。

　     　ApproxLux = ComboLux，近似熒光燈和WLED燈。

　     　ApproxLux > ComboLux，通常為白熾燈和太陽(yáng)光。

　     　若需計(jì)算合適的IRFactor，請(qǐng)聯(lián)系Maxim應(yīng)用支持，并提供玻璃樣本?？芍苯訌膶?shí)驗(yàn)室測(cè)試獲得數(shù)據(jù)。

　　13.根據(jù)上面計(jì)算的ActualLux，設(shè)置相應(yīng)的背光強(qiáng)度。

　　14.將ComboLux作為參考（器件的正常工作模式），設(shè)置相應(yīng)的流明上限（寄存器0x05）和流明下限（寄存器0x06）。

　　15.執(zhí)行INTS位（寄存器0x00）空讀操作，清除所有中斷（若之前已置位）。

　　16.等待硬件中斷。

　     　此時(shí)程序占用時(shí)間最長(zhǎng)。

　　17.發(fā)生硬件中斷后，讀取寄存器0x00，確認(rèn)INTS = 1。

　　     如果INTS = 1，則轉(zhuǎn)至上面的第7步。

　　     否則，如果INTS = 0，在檢查其它硬件中斷源后，返回至第16步。