隨著技術(shù)的進步以及人們對生活水平的追求越來越高，智能家居的發(fā)展日新月異，而掃地機器人就是重要的一員。它不僅是人們生活的重要幫手，更能給使用者帶來快樂的使用體驗。也正因為如此，掃地機器人的市場規(guī)模正迅猛增加！

在掃地工作中，為了保護掃地機器人本身和家具在清掃時不受到損害，市場上的掃地機器人都帶有防碰撞功能。目前可實現(xiàn)防碰撞功能的技術(shù)有以下幾種：超聲波仿生探測技術(shù)、紅外距離感應(yīng)技術(shù)、防撞桿設(shè)計，這幾種技術(shù)各有其優(yōu)點。其中，紅外距離感應(yīng)技術(shù)以其小體積、低功耗、低成本、設(shè)計靈活、功能豐富，在掃地機器人的防碰撞應(yīng)用中占有非常大的比例。而在這種應(yīng)用中，世強代理的美國Silicon Labs，作為世界精密混合信號器件供應(yīng)商，其推出的紅外接近傳感器Si1141，以其優(yōu)異的性能，正得到廣泛的應(yīng)用。

Si1141簡介：

圖1：世強代理的SI1141內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

Si1141是基于反射的低功率紅外線接近和環(huán)境光傳感器，帶有 I2C 數(shù)字接口，并具有可編程門限中斷事件輸出。如圖1，該傳感器包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器、集成高靈敏度可見和紅外線光電二極管 、數(shù)字信號處理器和一個具有十五種可選驅(qū)動電平的集成紅外線 LED 驅(qū)動器。Si1141在廣泛的動態(tài)范圍和包括陽光直射在內(nèi)的各種光源下，可提供優(yōu)異性能。Si1141還可以在深色玻璃蓋下工作。光電二極管響應(yīng)和關(guān)聯(lián)的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路對人造光閃爍噪聲和自然光顫動噪聲具有優(yōu)異的抗擾性。

圖2：世強代理的Si1141引腳定義圖

Si1141在掃地機器人防撞應(yīng)用中的優(yōu)勢：

●感測距離性能優(yōu)異：可感測0～50CM范圍內(nèi)的物體；

●設(shè)計簡單、靈活、易用：如圖3，應(yīng)用電路簡單，成本低廉。通過IIC口連接，操作方便。

另外還帶可編程門限的中斷事件輸出功能，更給設(shè)計帶來諸多方便；

●成本低：Si1141本身價格不高，外圍電路簡單，因此，至使整個方案成本；

●體積小：Si1141元件電路結(jié)構(gòu)簡單，因此體積僅2＊2MM，發(fā)射管可以用小體積的M3的IR－LED；

●功耗低：Si1141采用的是脈沖驅(qū)動技術(shù)，平均工作電流僅9uA，待機電流更低至500nA。

另外，Si1141還具備環(huán)境光檢測功能，而且檢測環(huán)境光范圍寬，100mlk－－128klx；17位的分辨率，精度很高，此功能可以給掃地機器人帶來其他的功能亮點！

圖3：世強代理的SI1141基本應(yīng)用原理圖

Si1141在光路設(shè)計上要注意的問題：

在掃地機器人防碰撞設(shè)計中，主要檢測的是近距離的物體，因此，在Si1141紅外接近傳感光路上，需要注意的是：

1）不能讓紅外LED發(fā)射的紅外線直接照射到Si1141上；

2）不能讓紅外LED發(fā)射的紅外線經(jīng)“蓋子”反射到Si1141上；

3）不能讓紅外LED發(fā)射的紅外線經(jīng)“蓋子”先折射、再反射到Si1141上；

因此，為穩(wěn)妥器件，推薦用圖4 的（c）光學結(jié)構(gòu)模式，可有效避免這種自帶的光干擾。在此，需要強調(diào)的是，Si1141對環(huán)境光具有一定抗干擾能力。

圖4：光學結(jié)構(gòu)模式

下面把Si1141的其他特點優(yōu)勢，及其典型應(yīng)用也羅列于此以供大家對這款芯片進行深入的了解。

■Si1141在集成的紅外接近檢測器上，所體現(xiàn)的特性：

●一個獨立LED驅(qū)動器

●每個LED驅(qū)動器的15 mA電流設(shè)置從6 mA到416 mA

●25．6μs LED驅(qū)動器脈沖寬度

●500 mm接近范圍，單脈沖（＜2．5 kLx）

●150 mm接近范圍，單脈沖（＞ 2．5 kLx）

●可在陽光直射下操作

●最小反射靈敏度＜1μW／ cm2

●無屏蔽封裝的高抗EMI性能

■Si1141在集成的環(huán)境光傳感器上，所體現(xiàn)的特性：

●1到128 kLx動態(tài)范圍

●17位分辨率

●使用IR校正軟件可以得到標準光源的精確勒克斯測量值

●紅外校正能力

●優(yōu)異的紫外線抑制

●25．6μs測量周期保持總功耗占空比低，而不會影響性能或噪聲抗擾度

■業(yè)界最低功耗

●1．8至3．6 V電源電壓

●9．7μA平均直流電流汲取

●假設(shè)單個PS通道，ALS可見＋ ALS IR每800ms，傳感器和內(nèi)部電路的平均電流為3μA，

和6．7μA外部LED的平均電流（假設(shè)209 mA為25．6μs每800 ms）

●掉電時＜20 nA

●＜500 nA待機電流

●內(nèi)部和外部喚醒支持

●內(nèi)置電壓監(jiān)控器和上電復(fù)位控制器

■串行通信

●SMBus（I2C兼容），高達3．4 Mbps數(shù)據(jù)速率

●從模式硬件地址識別

■小外形10引腳2x2 mm QFN封裝

■溫度范圍：－40至＋85°C

世強代理的Si1141其他典型應(yīng)用：

●手機

●心率監(jiān)控

●脈搏血氧計

●可穿戴

●閥門控制

●煙霧探測器

●非接觸開關(guān)

●非接觸滑動器

●消費類電子設(shè)備

●工業(yè)自動化

●顯示屏背光控制

●光中斷器