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单个LED同时具备光发射和检测功能来源于瑞达科技网

作者：佚名  文章来源：网络  点击数  更新时间：2011/1/25   文章录入：瑞达  责任编辑：瑞达科技

人们有时忘记了发光二极管也能够很好地检测光。发光二极管作为廉价而容易使用的光检测器而得到广泛的应用。一般来说LED检测器检测的光的波长比其发射光的波长稍短，使其可用作波长选择检测器。例如，发射峰值波长约为555nm的绿-黄光的LED，检测峰值波长约为525nm、谱宽约50nm的绿波。 几乎所有LED都可以以不同的大幅加速流程的无线测试新方案盘点灵敏度检测相对窄的波长带。实际上，标准LED可以在同一电路中完成两种功能，而不用改变物理或电气连接。图1示意了一种非常简单的基于微控制器的电路，可以仅使用微控制器的两个I/O口和一个LED及电阻，交替发射和检测光线。电路可以用作智能光开关、高分辨率调光器、编码检测器、烟雾检测器等。

因为LED光电二极管比商用光电二极管的灵敏度要小的多(光电流小10到100倍)，如果不进行放大，直接检测光电流很困难。一般地，需要一个皮可安培计和多个价格昂贵的运放。

然而，绝大多数现代微控制器都具备可配置内部提拉或三态(高阻)输入的双向I/O口。该电路利用一个高阻输入，通过一种简单的阈值技术和微控制器内置计时器，可以非常准确而且精确地测量光电流。

在检测器模式下，LED很快(在100～200 ns的时间内) “充电”到+5 V。该充电由大小一般为10～15 pF的二极管固有电容来维持(见图2步骤1)。随后，微控制器的P1引脚切换到高阻抗模式(电阻约10¹⁵ Ω)，此为步骤2。在反向偏置状态下，一种LED简单模型是一个电容与一个电流源iR(Φ)并联，iR(Φ)表示由光强度感应的电流。该模型包括流过P1的漏电流iL，iL一般为0.002 pA，与通常环境光水平下二极管流过的大小为50 pA的典型光电流iR(Φ)相比，漏电流iL可以忽略。图3a给出了LED 在Φ1 和 Φ2下(Φ2> Φ 1)VP1(t)放电的实验结果。

一个软件程序(为8位微控制器的16位计时器TCNT1所写)用P1的逻辑态数字等效值连续检测VP1(t)，直到达到逻辑0阈值VTR (约2.2 V)。微秒量级的衰减时间Td正比于检测到的光量，因此，就测量到了二极管光电流iR(Φ)。随着接收到的光量的增加，二极管放电加快，Td 减小，反之亦然(见图3a)。

如果衰减时间大于用户设定的某个光强度阈值，该阈值以Tdcr(临界值)表示，微控制器则可导通LED，LED发光报警(见图2，步骤3)。此外，微控制器其它引脚可以用作继电器输出或光控制、脉宽调制输出。图3b示意了各工作步骤下P2的电压输出。

采用这一成本低廉的方法，能实现光强度固有数字测量，而无需放大，其信噪比特性极佳，因为在整个测量期间信号是积分的。该技术提高了光电二极管的灵敏度，使其比常规(价格更贵)光电二极管更有魅力。常规光电二极管对电容的充电要快得多，进行基于时间的测量更困难，并且费用更高。

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