Na pláži s obvody TSL2585. Stínit neumí, poznají však UVA

Ochrana před sluncem? Určitě ano, ale šlo by to zařídit i digitálně? Ve skupině ams OSRAM přišli loni v říjnu s řešením [1], které nezabere skoro žádné místo, takže stín sice nevyrobí, ovšem jako první produkt svého druhu vhodně rozšíří možnosti přenosných zařízení v čele s nositelnou elektronikou. Seznamte se, docela nepatrný senzor okolního světla se schopností detekovat i záření v pásmu UV-A.

Kde nechodí slunce, nemusí ani ALS

Chytrá zařízení, jako jsou např. telefony či hodinky, dnes monitorují kde co. Zvládají třeba puls, ale i nasycení krve kyslíkem. A díky miniaturám TSL2585 si nyní „posvítí“ rovněž na sluneční záření nebo alespoň jednu z jeho klíčových složek s vlnovými délkami od 315 nm do 400 nm.

Potřebujete ve svém návrhu vyhodnotit množství výše zmiňovaného záření obsaženého v přirozeném slunečním svitu, abyste mohli uživatele zavčas varovat před jeho nadměrným výskytem? A najde se volné místo pro kombinované čidlo o rozměrech 2,0 × 1,0 × 0,35 mm, které díky krátké době integrace a vysoké citlivosti bude spolehlivě pracovat dokonce i v zákrytu, řekněme za OLED displeji? V tom případě byla novinka, která chce být mnohem víc než jen obyčejným senzorem ALS (ambient light sensor), navržena přímo pro vás. A proč právě složka s koncovkou A? Výrobce vychází z jednoduché matematiky, kdy je záření UV-C v zásadě zachyceno atmosférou a na zemský povrch se tak dostávají především části UV-B a UV-A, které pak v posledně zmiňovaném případě představují zhruba 90 %, pronikají výrazně hlouběji pod kůži a umí zde také náležitě škodit.

Obr. 1 Novinky TSL2585 od ams OSRAM ukazují tradiční integrované obvody coby snímače ALS v ještě lepším „světle“

Až do 65 000 luxů

Struktura TSL2585 od ams OSRAM staví na pokročilé filtraci v návaznosti celkem na tři přítomné fotodiody – jednak pro vlnovou oblast UVA, dále s ohledem na odezvu lidského oka (tedy fotopický kanál) a konečně též v infračerveném pásmu IR. V praxi lze proto obdržet základní informace pro rozpoznávání vnitřních či venkovních podmínek, výpočty spojené s UV indexem a také k detekci okolního osvětlení. Obvody s vnitřním zapojením dle obr. 2, které rovněž pamatují na vlastní detekci problikávání světelného zdroje, výrobce dále vybavuje třemi modulátory s možností rychlého vzorkování až do 14 kHz. Třeba taková kamera v chytrém telefonu již se zmíněnými poznatky dokáže správně naložit, např. u svižné automatické expozice nebo za účelem potlačování nežádoucích vlivů způsobených umělými zdroji světla.

Obr. 2 PHO, IR a UVA – to jsou celkem tři citlivé fotodiody s příslušnými filtry ve vnitřním zapojení obvodu, se kterým obdržíme dostatek informací třeba i pro kameru chytrého telefonu.
Při zajišťování rozšířených funkcí snímače ALS vyniká analogový front-end s mimořádně nízkým šumem. Vývojáři mohou počítat se ziskem až 4 096× nebo 20bitovým rozlišením [2]

Nová čidla v pouzdrech typu OLGA se šesti vývody pracují s napájecím napětím v rozmezí od 1,7 do 2,0 V a v teplotním rozsahu od –30 až do +85 °C. Během nečinnosti pak prvky TSL2585 odebírají pouze 0,7 μA. Výrobce je vybavuje 1,8V rozhraním I²C a otázku programovatelnosti pak spojuje třeba se ziskem, přerušením či dobou integrace.

Obr. 3 Vývojová sada pro nová čidla komunikující přes I²C je vystavěna okolo mikrokontroléru PIC [3]