【雕爷学编程】Arduino动手做（162）---OPT101模拟光照传感器模块

37款传感器与执行器的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止这37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手尝试系列实验，不管成功（程序走通）与否，都会记录下来—小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

 

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验一百六十二：OPT101模拟光照传感器 YourCee单片光电二极管 TEMT6000光强度模块

 

知识点：OPT101芯片
是集成光电二极管和芯片内置的跨阻放大器，输出电压随着光强线性增大。放大器为单电源或者双电源设计，使得能够用于电池操作设备。集成光电二极管和跨阻放大器在单一芯片上，在离散设计中，能减少常见的问题，比如漏电流误差，噪声和由于杂散电容引起的增益峰值。而且0.09*0.09inch的光电二极管工作在光导模式，能够有很好的线性度和极低的暗电流OPT101工作电压为2.7到36V，静态电流只有120uA.. 不需要红外。

OPT101特性
1.单电源供电：+2.7 to +36V
2.光电二极管尺寸：0.09inch×0.09inch（2.29mm×2.29mm）
（适合做电光源分布范围测定）
3.片内放大器反馈电阻：RF = 1MΩ
4.光敏二极管响应：0.45A/W (650nm)
5.响应带宽：14kHz（RF = 1MΩ）
6.极低的静态电流：120µA
7.封装模式：8-DPI，5SIP和8引脚表面贴焊封装

OPT101应用
1.医学仪器
2.实验室器械
3.位置和接近传感器
4.光学分析仪
5.条码扫描仪
6.烟雾探测器

OPT101是一种单片光电二极管，具有片上功能跨阻放大器。光电二极管与跨阻放大器的集成电路芯片解决了在离散设计中遇到的一些常见问题，如泄漏电流误差、噪声拾取和增益峰值杂散电容的结果。输出电压随光强线性增加。设计了放大器用于单电源或双电源操作。

0.09英寸×0.09英寸（2.29毫米×2.29毫米）光电二极管在光电导模式下工作，具有良好的线性度和较低的暗电流。

OPT101从2.7 V到36 V电源工作静态电流仅为120μA，提供透明塑料8针PDIP封装和SOP用于表面安装。温度范围为0°C至70°C。

内部结构示意图：

图为OPT内部框图，其中4管脚的1MΩ的反馈电阻是存在于芯片内部的，外围无需加入。芯片内部的1MΩ与3pF组成的反馈网络，将引脚4、5连接即可构成基本应用电路。

OPT101光谱响应曲线：
(在可见光范围具有较好的线性特性)

OPT101电气特性

OPT101是一种大面积光电二极管，集成了优化的运算放大器，使OPT101成为一种小型、易于使用的光电压转换设备。

光电二极管有一个非常大的测量面积，收集了大量的光，因此可以进行高灵敏度的测量。

光电二极管具有较宽的光谱响应，在红外光谱中有一个最大峰值，可用范围从300 nm到1100 nm。2.7 V至36 V的宽电源范围使该设备适用于各种架构；从全模拟电路到数据转换基础电路。

芯片上的电压源保持放大器在一个良好的工作区域，即使在低光水平。OPT101电压输出是光电二极管电流乘以反馈电阻（IDRF）加上为单电源操作引入的大约7.5 mV的基座电压VB的乘积。 无光照射情况下，输出是7.5mV，输出电压大小随照明度的增加而增加。

光电二极管电流，I(D)，与落在光电二极管上的辐射功率或通量（瓦特）成正比。在650 nm（可见红色）波长处，光电二极管的响应率RI约为0.45 a/W。其他波长处的响应率如图所示。

内部反馈电阻被激光修整为1 MΩ。使用该电阻器，在650nm波长处的输出电压响应率Rv约为0.45v/μW。如图所示，在以微瓦为单位的辐射功率范围内的响应。图显示了在以瓦特每平方米为单位的辐照度范围内的响应。

OPT101应用曲线
下图是测试材料的颜色排序，与预期一致。红色测试材料对红色LED的反射均强于绿色和蓝色LED。结果被划分为四组:红色(图23，蓝色(图24)，绿色(图25)和中性色(图26)。应用程序清楚地识别出每种测试材料的原色。当颜色是中性时，红色、绿色和蓝色的测试结果非常相似，正如预期的那样(相差10%以内)。

红色的结果对比最大。绿色的结果对比最小。这些结果可能是不同的，因为红色LED与绿色和蓝色LED的光谱重叠最少。绿色LED有最宽的光谱含量。如果需要更多的对比度，可以尝试光谱更窄的led(或其他光源)。

OPT101的基本电路连接

OPT101使用单电源工作，并使用内部1 MΩ反馈电阻器，在650 nm下的响应为0.45 V/μW。在这种配置中，引脚3（–V）与公共线相连。使用高阻抗电源的应用可能需要靠近设备引脚的去耦电容器。

相关资料：https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5030/labs/s2014/opt101.pdf

OPT101模拟光照传感器模块
CJMCU-101是一个内置光电二极管和跨阻放大器的集成芯片，输出电压随光强线性增加。放大器是单电源或双电源设计，因此可用于电池供电的设备。在单个芯片上集成光电二极管和跨阻放大器，分立设计，可以减少常见问题，例如漏电流误差，以及由于杂散电容引起的增益峰值噪声。而0.09*0.09inch光电二极管工作在光电导模式，具有很好的线性度和低暗电流OPT101工作电压为2.7到36V，静态电流只有120uA，不需要屏蔽红外线。

OPT101 是一款集成了光电二极管和经过特殊优化的运算放大器的照度光电传感器。透明封装使光电二极管具有更大的感应面，具有更高的灵敏度和更宽的光谱响应范围（红外到可见光300nm-1000nm）。

相关参数
工作电压：2.7～36V
工作温度：0°C～70°C
光电二极管光照射面积：5.2mm2
光电流：0.45A/W (λ=650nm)
输出电压比：0.45V/uW
模拟电压输出范围：Vs -1.15
带宽：14KHz
静态功耗：120uA

OPT101模拟光照传感器电原理图

 

Arduino实验接线示意图