Датчик освещенности BH1750: спецификации, особенности и практические применения

Свет необходим для зрения и, как электромагнитная волна, доставляет энергию в дискретных пакетах — фотонах. Когда фотоны попадают на светочувствительный элемент, энергия передается материалу сенсора, создавая электрический сигнал, отражающий интенсивность падающего света. BH1750 — компактный малоэнергопотребляющий цифровой датчик окружающего света, переводящий этот сигнал в читаемые люксы через I2C коммуникацию.

Что такое BH1750?

BH1750 — цифровой датчик окружающего света, построенный на фото диоде и выделенном аналого-цифровом преобразователе (АЦП). Он общается с микроконтроллерами через шину I2C, потребляя всего 0,12 мА от питания 2,4 В–3,6 В. PN-переход фото диода генерирует ток, пропорциональный интенсивности света; интегрированный оп-амп конвертирует этот ток в напряжение, а накристаллический АЦП выдает 16-битное значение люксов.

Блок-схема BH1750

На схеме показаны фото диод (PD), интегрированный оп-амп (AMP), АЦП и логический блок, конвертирующий выход АЦП в люксы. Внутренний генератор 320 кГц питвает I2C интерфейс.

Рабочая схема

BH1750 работает от 2,4 В до 3,6 В; ядро модуля BH1750FVI требует 3,3 В, поэтому обычно используют стабилизатор. I2C пины (SDA, SCL) подтягивают 4,7 кОм резисторами. Устройство предлагает три режима измерения:

• Высокое разрешение режим 2 — 120 мс время конверсии, 0,5 лк разрешение, оптимально для слабого света с отличным подавлением шумов.
• Высокое разрешение режим — 120 мс конверсия, 1 лк разрешение.
• Низкое разрешение режим — 16 мс конверсия, 4 лк разрешение.

Распиновка

• VCC — Питание (2,4 В–3,6 В).
• GND — Земля.
• SCL — I2C тактовая линия.
• SDA — I2C линия данных.
• ADDR — Адресный пин для мульти-устройственных сетапов.
• DVI — Опорное напряжение шины; также служит асинхронным сбросом, который должен быть обесточен после подачи VCC.

Ключевые спецификации

• Напряжение питания: 2,4 В–3,6 В
• Рабочий ток: 0,12 мА
• Разрешение АЦП: 16-бит
• Максимальная измеряемая освещенность: 65 535 лк
• ИК-иммунитет: минимальное влияние на показания
• Подавление световых шумов: фильтрация 50 Гц/60 Гц
• Измерительный диапазон настраиваемый через внутренние регистры
• Вариация измерений: ±20 %
• Температурный диапазон: –40 °C – 85 °C
• Минимальное опорное напряжение I2C: 1,65 В
• Частота I2C: до 400 кГц

Частые применения

• Адаптивное управление подсветкой в смартфонах и планшетах.
• Автоматическое включение фар в автосистемах.
• Умное затемнение уличного освещения.
• Яркость дисплеев LCD/OLED на основе окружающего света.
• Фотометрические измерения в промышленных сенсорах и IoT-устройствах.

Альтернативы

Другие популярные датчики окружающего света: TSL2561, VEML6035, классические LDR. Для детектирования цвета частый выбор — TCS3200.

FAQ: Подавление шумов

Какой режим измерения BH1750 дает наивысшее подавление шумов? Высокое разрешение режим 2 обеспечивает превосходную фильтрацию 50 Гц/60 Гц и лучше всего подходит для слабосветовых или электрически шумных сред.

Даташит

Для детальных электрических характеристик и карт регистров обратитесь к официальному даташиту BH1750.