OPT3001 mit I2C-Schnittstelle - I2C-Lichtsensor mit weitem Messbereich

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Aus ELVjournal 04/2018     0 Kommentare
 OPT3001 mit I2C-Schnittstelle - I2C-Lichtsensor mit weitem Messbereich
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Bausatzinformationen
ungefähr Bauzeit(Std.)Verwendung von SMD-Bauteilen.
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Technische Daten

I2C-LS
1,8 - 5 VDC
0,01–83.865,6 lx
100 ms/800 ms
30 cm max.
400 kHz max.
10 μA
2 μA
20,5 x 15,5 x 3 mm
-10 bis +55 °C
1,5 g

Ein Helligkeitssensor zählt zu den wichtigen Umweltsensoren, lässt er sich doch vielseitig einsetzen – ob bei der Hausautomatisierung, im Robotikbereich, in Steuerungen oder für Sicherheitsaufgaben. Um eine Vielzahl von Sensoren auch an Mikrorechnersysteme mit wenigen Schnittstellen anschließen und für einfache Datenverarbeitungsalgorithmen einsetzen zu können, bietet sich die I2C-Schnittstelle an. Unser Lichtsensor verfügt nicht nur über diese, er sticht auch mit besonderen Eigenschaften wie einem weiten Messbereich mit sensorinterner Bereichsumschaltung, sehr geringem Stromverbrauch und weitem Einsatzspannungsbereich hervor.

Vielseitiger Sensor

Wie in der Einleitung schon gesagt, bietet sich die I2C-Schnittstelle immer dann an, wenn man einerseits viele externe Baugruppen, Sensoren, Ein- und Ausgabegeräte an einen kleinen Mikrorechner anschließen, dabei nur ein Minimum an Leitungen einsetzen und andererseits einfache Standard-Algorithmen für Schnittstellen anwenden will. Dabei greift man auf Bibliotheken (lib) zurück, in denen für die jeweilige Peripherie alle Standardabläufe, Eigenschaften, Messabläufe etc. zusammengefasst sind. So genügt dann im eigentlichen Programm ein Befehl, um etwa einen Wert auszulesen oder eine bestimmte Reaktion auszulösen. Der hier vorgestellte I2C-Lichtsensor, der auf dem Ambient-Light-Sensor OPT3001 von Texas Instruments (siehe „Elektronikwissen“) basiert, passt genau in das beschriebene Anwenderschema. Er lässt sich per I2C hervorragend an Mikrorechner wie den Raspberry Pi oder den Arduino anbinden, und eine passende Bibliothek erleichtert seine Einbindung in eigene Programme. Neben einem sehr geringen Stromverbrauch auch im aktiven Messbetrieb – in der Zeit batteriebetriebener oder per Energy-Harvesting gespeister Sensor- Nodes im IoT ein wichtiger Aspekt – überstreicht er einen weiten Messbereich zwischen 0,01 lx und 83 klx. Dabei erfolgt die Bereichsumschaltung und die entsprechende Datenausgabe intern im Sensor, sodass sich der Programmierer in der Anwendung nicht mehr um dieses Detail kümmern muss. Den universellen Einsatzbereich unterstreicht auch der Betriebsspannungsbereich des Sensors – er ist von 1,8 bis 5 V einsetzbar, also in allen gängigen Digital- bzw. Mikroprozessorsystemen. Bild 1 zeigt exemplarisch den direkten Anschluss an ein Mikrocontrollersystem. Über das ELV USB-I2C-Interface [1] lässt sich der Sensor noch einfacher einsetzen, wird doch hier bereits die vielfach nötige bzw. gewünschte Umsetzung auf USB ganz einfach. Auch hierfür werden Demoprogramme zum Sensor bereitgestellt. Der Sensor muss bei der ersten Inbetriebnahme einmal konfiguriert werden, danach kann er permanent die Helligkeit messen. Es stehen noch weitere Konfigurationen zur Verfügung, diese finden sich im Datenblatt des OPT3001 [2]. So ist es u. a. möglich, den Sensor schneller messen zu lassen, dafür mit geringerer Genauigkeit. Oder es lassen sich nur einzelne Messungen durchführen und der Sensor über die Schnittstelle abschalten. Auf diese Weise ist er vielfach an seine jeweilige spezielle Aufgabe anpassbar.

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