利用红外线传感器实现接近感应应用

图 3：二维空间中手势性能分析

三维空间动作检测由三个LED 和单个光电二极管组成。LED3 与LED1、LED2 不在同一直线上，如图 1 所示，可以把LED1 和LED2 之间的连线看作X 轴，LED1 和LED3 之间的连线看作Y 轴，从光电二 极管和LED 到被测物体之间的连线看作Z 轴。图4 显示了与图2 和图3 相同的测量过程，其中蓝线代 表LED3 的测量数据。当手从左向右滑动时，因为手在LED1 和LED3 上同时通过，LED1 和LED3 数 据线同时上升，然后是LED2 数据线。当手从底部向顶部滑动时，因为手先遇到来自LED3 的IR 光， LED3 数据线上升，然后是LED1 和LED2。当往复动作时，因为手在整个过程中都反射等量的LED 光，三个LED 测量值是相同的。

图 4：加入LED3 后，三维空间中动作性能分析

当 IR LED 和IR传感器应用于产品时，这些组件通常不会用作装饰目的而放在外面，终端产品至少需 要一个开口或透明窗口，让IR 光透过。

IR LED 从窗口中照射出，被外部物体反射后，通过窗口进入Si1120传感器。单一窗口配置的主要缺点 是：窗口将导致一些光线被内反射到Si1120，即使在检测范围内没有外部物体时，大量反射光也可能 导致传感器输出。

双窗口设计使用其中一个窗口用于IR LED，另一个窗口用于传感器。通过在LED 和传感器之间进行适 当的隔离，设计消除了内部反射的问题，为系统提供更好的敏感性和检测范围。

对于 IR接近感应系统设计而言，选择何种IR LED 是一项非常重要的决定。IR LED 视角对最大检测距 离和范围有很大影响。从LED 射出的IR 光形成一个圆锥状，圆锥顶角（大多数LED 能量从这里输 出）被称为LED 视角。

图 5：窄视角和宽视角IR LED 的差异

所有的 LED 都有一个特定的视角，一个窄视角LED 意味着发出的能量更加集中，比宽视角LED 照射 的更远。这意味着使用窄视角IR LED 将在窄检测区域中形成更远的检测范围，图5 说明了窄视角和宽 视角IR LED 的差异。

当设计 IR 系统时，系统中被测物体的特点也是需要重点考虑的。除了用于检测手势，IR接近感应系统 也能被用于检测无生命物体，如车库门（打开或关闭）。检测较大物体时，由于有更多的IR 光被反 射，检测距离将更远。物体的颜色是另一个需要考虑的因素，因为IR 光与可见光有相同特性，浅色物 体比深色物体反射更多光线。物体的颜色越深，越要接近IR 系统，因为仅有来自IR LED 的少量IR 光 被反射到IR 传感器。

在消费电子、工业和汽车领域应用中，许多电子系统从非接触式反射中受益。IR 接近感应为需要检测 物体存在的系统提供了一个最佳方法。接近感应也可用于检测最多三维空间内的动作，甚至是手势，使 得下一代电子产品的人机界面更先进、更直观。