Свет: число в правильной точке

Люксометр видит свет в своей точке. Чтобы управлять комнатой, нужно понимать, откуда этот свет пришёл.

VEML7700 подходит для первого оптического канала: готовый модуль легко подключить к I²C, а усиление и время интегрирования позволяют исследовать разные уровни света. OPT3001 — альтернативный вариант с другой внутренней организацией и драйвером. Выбор между ними делается по диапазону, спектральной характеристике, доступности модуля и поведению при насыщении, а не по одному числу разрядности. [17] [18][19]

Подключение и адреса#

В выбранной паре VEML7700 использует семибитный адрес 0x10, SHT4x — 0x44. Они могут находиться на одной шине. Формат адреса важен: некоторые библиотеки ожидают семибитное значение, другие примеры показывают уже сдвинутый байт с битом чтения/записи. Передача 0x20 вместо 0x10 в неподходящий API даст отсутствие ответа, а не неисправность датчика. [17][16]

Рассмотреть схему

SDA и SCL имеют открытый сток: высокий уровень формируется подтяжкой. Слишком большое сопротивление делает фронт медленным; слишком маленькое увеличивает ток в состоянии логического нуля. Общая ёмкость состоит из выводов, проводов, разъёмов и входов анализатора. Поэтому правило «всегда ставить 4,7 кΩ» недостаточно.

Для порогов 30% и 70% напряжения питания спецификация I²C даёт зависимость tᵣ = 0,8473 · Rₚ · Cᵦ. Минимальное сопротивление ограничивается допустимым током стягивания и уровнем VOL. [26]

При Cᵦ = 100 пФ и Rₚ = 4,7 кΩ: tᵣ ≈ 398 нс. При той же ёмкости и Rₚ = 2,2 кΩ: tᵣ ≈ 186 нс.

Первое значение укладывается в типичный предел Standard-mode 100 кГц, но не в предел 300 нс для Fast-mode. Второе быстрее, однако ток и допустимые уровни проверяются для всех участников. Две подтяжки по 10 кΩ, соединённые параллельно, дают 5 кΩ. Добавление третьего модуля снова меняет эквивалентное сопротивление. [26]

Рассмотреть схему

Для первого стенда предпочтительны короткие провода и 100 кГц. Длина порядка 10– 20 см — удобное исходное ограничение макета, а не физический предел стандарта. Длинный кабель через комнату лучше обслуживать отдельным узлом или подходящим дифференциальным интерфейсом, чем пытаться сделать I²C универсальной полевой сетью.

Усиление, интегрирование и насыщение#

Датчик накапливает сигнал за интервал. Увеличение времени интегрирования повышает чувствительность к слабому свету, но снижает скорость обновления и раньше приводит к насыщению при ярком освещении. Автодиапазон меняет настройку, затем ждёт корректного нового измерения; нельзя применять новый коэффициент к результату, накопленному со старым режимом. VEML7700 имеет документированные gain и integration time. [17]

Значение у верхней границы ADC сопровождается флагом насыщения. Оно не превращается в «очень точно измеренные 65535». В переходном режиме после смены настройки публикация может быть временно задержана или помечена. Время измерения относится к интервалу интегрирования, а не только к моменту чтения регистра.

Оптика корпуса#

Прозрачная крышка не нейтральна по определению. Тонировка, матовая поверхность, геометрия канала и угол света изменяют измерение. Датчик должен смотреть на полезную плоскость или на репрезентативную область, а не на собственный индикатор. Если нужен комфорт на столе, вертикальная стенка у двери может давать плохо связанную величину.

Нельзя установить люксометр глубоко за узким отверстием и затем ожидать прежней угловой характеристики. Для первого корпуса лучше широкое проверяемое окно, затем сравнение с открытым модулем. Параметры окна входят в аппаратную ревизию и калибровку.

Свет, который система включила сама#

Простое правило «ниже 80 лк — включить, выше 120 лк — выключить» часто образует цикл: лампа включилась, датчик увидел 500 лк, правило выключило лампу, снова стало темно. Один гистерезис не решает проблему, если собственная лампа меняет измерение сильнее ширины гистерезиса.

В E0 с PIR-only включение использует допустимое событие движения и освещённость до включения; автоматический OFF по отсутствию движения не разрешён. Выключение после подтверждённого ухода с выдержкой относится к отдельно квалифицированному профилю E1. Для выключения при достаточном дневном свете требуется отдельный дневной канал или модель собственного вклада светильника с проверкой применимости. Яркость от включённой лампы сама по себе не является основанием для выключения.

Рассмотреть схему

Проверка канала#

Проводятся опыты: затемнение, обычный рабочий свет, дневной свет, направленная лампа, закрытый корпус, смена gain. В каждом сохраняются raw, настройки, рассчитанные lux и флаги. Мерцание источника и длительность интегрирования могут влиять на разброс; среднее число не описывает качество мерцания или безопасность освещения.

Полезный результат главы#

Получить таблицу «сырое значение → настройки → lux → качество», устойчивое чтение двух датчиков на одной шине и осциллограмму фронтов. Затем проверить, что собственное включение лампы не приводит к бесконечному ON/OFF.

Коррекция света должна быть воспроизводимой#

В примечании Vishay 84323 описаны gain, integration time и коррекция нелинейности. Нельзя применять один коэффициент для всех диапазонов или полином дважды — в драйвере и Core. Сохраняются raw counts, gain, IT, признак насыщения и версия преобразования. При смене диапазона первый непригодный результат исключается. Для gain 1/4 и 1/8 документ приводит полином; в рабочем профиле порог и коэффициенты берутся из закреплённой редакции и проверяются на контрольных точках. [106]

Интегрирование 100 мс удобно для первого сетевого освещения: оно усредняет несколько периодов типичной пульсации, но не устраняет любой PWM-драйвер и не создаёт точной синхронизации с сетью. 25 мс и 50 мс не следует объявлять универсальной защитой от фликера. При сильной пульсации сравниваются несколько IT на одной лампе и сохраняется разброс.

Два набора подтяжек по 10 кОм дают около 5 кОм; добавление ещё одной пары вслепую меняет нагрузку на выходы. Проверяют итоговое сопротивление и фронты собранной шины, а не только перечень модулей. [158]