外设驱动库开发笔记37：S1336-5BQ光敏二极管作为光度计驱动

  光敏二极管能够实现很多应用，用于光度检测即是其一。我们在一些产品中就曾使用S1336-5BQ光敏二极管进行光度值检测。所以在本篇中，我们将讨论如何设计并实现S1336-5BQ光敏二极管用于光度检测的驱动。

1、功能概述

  根据相关的资料，光电二极管S1336-5BQ的光谱响应范围为：190~1100nm范围，最灵敏的波长是960nm。而且光电二极管S1336-5BQ每100lx的光照对应有5μA的电流。于是我们可以据此设计一个电路，将电流的变化改变为电压变化，具体原理图设计如下：

  上图中R5是采样电阻，其阻值决定测量范围，电源VCC，默认采用5V标准电源。我们可以知道输出电压与光度值的函数关系为：

  其中lux为光度值，Vo为输出电压，Vf为参考电压。所以我们可以看到光度值与输出电压是线性关系，我们检测到输出电压就可以得到光度值。

2、驱动设计与实现

  我们明白了使用光电二极管S1336-5BQ检测光强的原理，接下来我们需要根据这一原理实现代码。

2.1、对象定义

  在使用之前我们要定义一个LUX对象，因此需要LUX对象类型。我们根据测量原理抽象可得：

/* 定义光度检测对象类型 */

typedef struct LuxObject {

​ float isc100lux; //每100个光度变化所对应的电流变化

​ float rnf; //采样电阻的值

​ float vref; //参考电压

​ float lux; //光度值

}LuxObjectType;

  有了对象我们还不能够立即使用，必须将对象初始化后方可使用。所以我们根据对象编写其初始化函数：

/* 光度检测对象初始化 */

void LuxInitialization(LuxObjectType *lm，float isc，float vref，float rnf)

{

​ if(lm==NULL)

​ {

​ return;

​ }

​

​ lm->lux=0.0;

​ lm->isc100lux=isc;

​ lm->rnf=rnf;

​ lm->vref=vref;

}

2.2、对象操作

  我们已经有了对象并对其进行了初始化。接下来我们就可以操作对象得到光度值。根据前面的测量原理我们可以得到光度值的计算公式：

我们就按此公式计算光度值：

/*计算光照强度*/

float CalcLxIllumination(LuxObjectType *lm，float mVoltage)

{

 float lux=0.0;

 lux=(mVoltage-lm->vref)*100/(lm->rnf*lm->isc100lux);

   lm->lux=lux;

 return lux;

}

  而输入的电压值就是通过采集电路得到的输出电压。

3、驱动的使用

  在我们的应用中，我们的光源波长则在254nm最显著，包括其它600nm以内的光波，这个正好处于S1336-5BQ光电二极管190~1100nm范围测量范围之内。

  前面测量电路的输出作为输入信号接入到ADC中。在ADC前端加一些必要的保护，但不对信号进行处理，具体如下图所示：

  当然如果需要也可以作放大缩小等处理，从而符合ADC输入的要求。但不会改变光度值的检测范围。

  同样的我们先使用LuxObjectType定义对象变量并初始化。当然，如果有多个也可以使用数组处理。这里只以单个对象为例：

  LuxObjectType lm；

  LuxInitialization(&lm，0.000005，2.5，10000.0)；

  定义并初始化对象完成之后，我们就可以调用CalcLxIllumination函数计算光度值：

  CalcLxIllumination(&lm，2.738)；

  可得到结果：lux=476。

4、应用总结

  使用S1336-5BQ光电二极管进行光度测量的原理比较简单。我们在臭氧发生器中，使用其检测紫外光的强度也取得了预期的效果。

  对于检测光强的范围完全由采样电阻决定。在我们的设备中我们可以检测0~5000lux的光强。如果想采用不同的范围则可以通过调整采样电阻的值来实现。

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