Блог компании Перерабатывайте оптические датчики Renesas: датчики окружающего света, лазерные диоды, датчики LiDAR

Переработка оптических датчиков Renesas: датчики внешней освещенности, драйверы лазерных диодов, датчики LiDAR

Шэньчжэньская компания электроники Mingjiada, Ltd.,как ведущий в отрасли поставщик услуг по переработке электронных компонентов, всегда придерживался философии обслуживания «клиент прежде всего, честность превыше всего». Мы предлагаем профессиональные и эффективные услуги по переработке отходов, которые помогают предприятиям оптимизировать управление запасами и ускорить движение денежных средств.

Преимущества переработки:

• Комплексный охват всех марок и моделей.

• Научная и точная система оценки

• Гибкие и эффективные модели транзакций

• Безопасные и совместимые процедуры обработки

• Глобальная сеть обслуживания и логистическая поддержка.

Используя технологический опыт в области оптической продукции Intersil, компания Renesas Electronics разработала комплексное оптоэлектронное сенсорное решение «три в одном», включающее в себя распознавание окружающего освещения, управление лазерным излучением и сбор сигналов LiDAR. Это решение охватывает такие приложения, как бытовая электроника, интеллектуальные кабины, промышленная автоматизация, роботы-гуманоиды и автономное вождение. Сочетая в себе надежность автомобильного уровня, сверхнизкое энергопотребление, высокоскоростную модуляцию и высокую степень интеграции, он служит универсальным выбором для основных компонентов в системах оптических датчиков.

I. Датчики окружающего освещения Renesas (ALS): точность обнаружения освещенности на уровне человеческого глаза

Основной портфель продуктов и технические характеристики

Датчики внешней освещенности Renesas подразделяются на три серии: цифровые потребительского уровня, цифровые/аналоговые датчики автомобильного уровня и композитные мультисенсорные датчики освещенности. Во всех них используются матрицы фотодиодов на основе кремния со спектральным пиком 540–550 нм, идеально повторяющие реакцию человеческого глаза на видимый свет. Они оснащены встроенными схемами ИК/УФ-фильтрации для подавления помех от инфракрасных компонентов при солнечном и искусственном освещении, одновременно устраняя мерцающий шум промышленной частоты 50/60 Гц.

Потребительская серия общего назначения: ISL29013 / ISL29033

Электрические характеристики: 16-битный АЦП, цифровой интерфейс I²C, источник питания 2,5–3,3 В, ток в спящем режиме всего 0,3 мкА; четыре диапазона яркости от 0,5 до 128 000 люкс.

Ключевые преимущества: Программируемый пороговый уровень прерывания, устраняющий необходимость непрерывного опроса хост-контроллера; миниатюрный корпус ODFN размером 2,1 × 2 мм, подходящий для тонких и портативных устройств.

Приложения: автоматическое затемнение экрана смартфонов и планшетов, подсветка клавиатуры ноутбука, умные часы, компенсация экспозиции для цифровых камер и управление освещением умного дома.

Цифровая серия автомобильного класса: ISL76682 / ISL76683 (сертификат AEC-Q100)

Широкий температурный диапазон от –40°C до +105°C, обеспечивающий стабильную работу в суровых автомобильных условиях; ISL76682 имеет типичный рабочий ток всего 55 мкА и ток отключения <1 мкА; ISL76683 имеет несколько уровней усиления и внезапное прерывание интенсивности света, что обеспечивает активное пробуждение MCU.

Сценарии применения: автоматическое затемнение центральных экранов управления в автомобиле, адаптивная яркость комбинации приборов, обнаружение яркого света в безбликовом электронном зеркале заднего вида и компенсация освещенности для камер ADAS при въезде в туннели.

Недорогое автомобильное аналоговое решение: ISL76671.

Аналоговый выход напряжения со встроенной компенсацией темнового тока; высокоточное обнаружение в условиях недостаточной освещенности (0,01–100 люкс); минимальная периферийная схема; взаимодействует напрямую со встроенным АЦП автомобильного микроконтроллера; используется для внутреннего освещения и тонкой настройки подсветки в кабинах начального уровня.

Композитный датчик освещенности «все в одном»: OB1203SD/OB1203LC

Однокристальная интеграция окружающего освещения, определения приближения и биооптического измерения PPG, со встроенным светодиодным драйвером, связью I²C и минимальной 6-контактной периферийной конфигурацией; поддерживает обнаружение выключенного экрана, мониторинг сердечного ритма и кислорода в крови, а также распознавание жестов, широко используемое в умных браслетах, наушниках TWS и портативных медицинских устройствах.

Основная ценность

Различает видимый свет и рассеянный инфракрасный свет, чтобы предотвратить искажение обнаружения в условиях сильного или слабого освещения; сверхнизкое статическое энергопотребление продлевает срок службы батареи; Модели автомобильного класса соответствуют автомобильным стандартам ЭМС и ударопрочности при высоких/низких температурах, в то время как модели потребительского класса отличаются чрезвычайной миниатюризацией, что делает их пригодными для модулей измерения яркости в различных портативных устройствах и роботах-гуманоидах.

II. Драйверы лазерных диодов Renesas (LDD): высокоскоростной и высокоточный контроль лазерного излучения

Драйверы лазерных диодов Renesas специально разработаны для проекторов, оптических накопителей и передатчиков LiDAR и охватывают три основные категории: многоканальная высокоскоростная модуляция, четырехканальные драйверы автомобильного класса и управление постоянным током для синих и инфракрасных лазеров. Они оснащены встроенным APC (автоматическим контролем мощности), защитой от перегрузки по току и перегреву, а также программируемым регулированием тока ЦАП для стабилизации выходной мощности лазера и продления срока службы лазерных диодов LD.

Ключевые модели и сценарии применения

Высокоскоростной трехканальный лазерный драйвер: ISL58315

Основные характеристики: 3 независимых выходных канала, частота модуляции до 300 МГц, одинарное питание 3,3 В, корпус 40-TQFN размером 5×5 мм, независимая регулировка тока ЦАП для каждого канала, синхронная временная модуляция.

Область применения: лазерные сканирующие проекторы, микропроекционные источники света AR/VR, проекционные модули структурированного света для человекоподобных роботов и синхронный привод красного, зеленого и синего лазеров.

Выделенные драйверы оптических накопителей: ISL58781/ISL58792.

Совместимость с мультиформатными операциями чтения/записи CD/DVD/Blu-ray; объединяет ЦАП с током записи и усиление обратной связи фотодетектора PD; последовательная цифровая токовая калибровка; стабилизирует мощность лазера чтения/записи; используется в настольных оптических приводах и портативных записывающих устройствах.

Четырехканальный лазерный драйвер автомобильного класса: ISL78365

Сертифицированный для автомобильной промышленности AEC-Q100, с четырьмя независимо модулируемыми каналами и широким диапазоном рабочих температур от –40 до 105 °C. Имеет колебание с расширенным спектром для уменьшения электромагнитных помех; подходит для автомобильных излучателей LiDAR, автомобильного лазерного освещения и лазерных источников света HUD.

Ключевые технические моменты

Автоматическое управление мощностью (APC): собирает обратную связь от лазерной подсветки в реальном времени для динамической регулировки тока возбуждения, компенсируя снижение мощности LD, вызванное повышением температуры;

Многоканальное независимое управление: ток и время переключения полностью независимы для каждого канала, что подходит для многострочной LiDAR и трехцветной проекции RGB;

Комплексные механизмы защиты: встроенная защита от перегрузки по току, перегрева и пониженного напряжения предотвращает повреждение дорогих лазерных диодов электростатическими разрядами или короткими замыканиями;

Высокоскоростная импульсная модуляция: отклик переключения на наносекундном уровне идеально соответствует требованиям высокочастотного импульсного излучения ToF LiDAR.

III. Сенсорное решение Renesas LiDAR: 3D-измерение дальности и восприятие ToF (время полета)

Renesas не предлагает автономные модули LiDAR; вместо этого он представляет собой комплексное системное решение LiDAR, включающее входную микросхему сбора сигнала и драйвер лазера. Основным чипом сбора данных является RAA2L6060 в сочетании с интерфейсным датчиком ToF ISL29501 для создания твердотельных LiDAR-систем ближнего и среднего радиуса действия, подходящих для промышленных, робототехнических и автомобильных вспомогательных приложений восприятия.

1. Основная микросхема сбора данных LiDAR: RAA2L6060.

Многоканальный чип внешней обработки, специально разработанный для 2D/3D ToF LiDAR и служащий концентратором сигналов для всей системы LiDAR:

Принцип работы: Имеет встроенный высокоточный генератор синхронизации, который выдает триггерные импульсы для управления лазерным драйвером Renesas ISL78365, который излучает инфракрасные лазерные импульсы; после того, как внешняя матрица фотодетекторов принимает отраженные фотоны, сигнал подается в чип для усиления, интегрирования и аналого-цифрового преобразования, где рассчитывается время полета фотонов для получения точных данных о расстоянии;

Преимущества производительности: поддержка нескольких входов кремниевых фотоумножителей/матриц фотодиодов с широким динамическим диапазоном и устойчивостью к помехам при ярком солнечном свете; выводит облака точек расстояний через цифровой последовательный интерфейс; включает встроенные алгоритмы фильтрации шума для уменьшения ложных обнаружений на открытом воздухе;

Сертификация и температурный диапазон: Доступен как в промышленной, так и в автомобильной версии; Модель автомобильного класса соответствует стандарту AEC-Q100 и надежно работает в экстремальных условиях от -40°C до +125°C.

2. Внешний интерфейс датчика ToF: ISL29501.

Встроенный токовый ЦАП обеспечивает прямое управление инфракрасным излучателем; один чип обрабатывает как модуляцию оптического сигнала, так и выборку принимаемого сигнала. По сравнению с традиционными дискретными инфракрасными датчиками он обеспечивает в три раза большую точность определения дальности, потребляя при этом значительно меньше энергии, чем датчики визуального изображения. Он подходит для твердотельного LiDAR ближнего действия, обхода препятствий в роботах-пылесосах, измерения расстояния между руками в роботах-гуманоидах и обнаружения присутствия человека в лифтах.

Типичные сценарии применения

Промышленная автоматизация: обход препятствий для автоматических транспортных средств, определение размеров объектов на сборочных линиях, измерение безопасного расстояния для роботизированных манипуляторов и обнаружение вторжений для персонала склада;

Роботы-гуманоиды: обнаружение перепадов уровня земли для ног, измерение расстояний до объектов руками и 3D-распознавание мимических жестов;

Вспомогательные датчики, установленные на транспортном средстве: обнаружение препятствий в ближнем поле для автономного вождения на низкой скорости, автоматический парковочный радар и обнаружение препятствий из окон;

Умный дом: картирование всего дома для роботов-пылесосов, обнаружение присутствия человека в ванных комнатах и ​​управление бытовой техникой с помощью жестов.

IV. Преимущества интегрированных решений, обеспечиваемых синергией трех основных линеек продуктов

Renesas добилась полной собственной разработки компонентов, охватывающей всю цепочку от измерения окружающего света до лазерного привода и сбора радиолокационного сигнала, что дает уникальные преимущества системной интеграции:

Идеальная синхронизация сигнала: ALS (датчик окружающего света) определяет интенсивность окружающего освещения и динамически регулирует выходную мощность лазера LDD (лазерный драйвер); при ярком освещении он автоматически увеличивает ток лазерного излучения, а при слабом освещении снижает энергопотребление. Синхронизация всего набора микросхем унифицирована, что исключает необходимость дополнительной калибровки синхронизации;

Совместимость одного контроллера с драйверами. Микроконтроллеры серии RA могут одновременно взаимодействовать с коммуникационными портами I²C всех трех типов устройств. Единая среда разработки программного обеспечения обеспечивает измерение окружающего освещения и регулирование яркости, управление лазерными импульсами и анализ радарных облаков точек, что значительно сокращает цикл разработки;

Многоуровневая конструкция для высокого и низкого энергопотребления: статическое распознавание окружающего освещения работает при энергопотреблении на уровне микроампер во время сна, в то время как динамическое энергопотребление интеллектуально регулируется во время работы LiDAR, балансируя время автономной работы с производительностью диапазона;

Единые автомобильные и промышленные стандарты качества. Полный набор компонентов для автомобильного применения сертифицирован AEC-Q100, а промышленные модели соответствуют стандартам промышленной устойчивости к электростатическому разряду и ЭМС, что делает их пригодными для высоконадежного оборудования, такого как роботы и автомобильные системы.

V. Краткое описание отраслевого применения

Бытовая электроника: датчик внешней освещенности ISL290XX + лазерный драйвер ISL583XX, используемый в мобильных телефонах, AR-проекторах и носимых устройствах;

Интеллектуальные кабины: датчик освещенности автомобильного класса ISL766XX + четырехканальный лазерный драйвер ISL78365 + микросхема радиолокационного обнаружения RAA2L6060, обеспечивающая интегрированное затемнение кабины и LiDAR ближнего поля в автомобиле;

Роботы-гуманоиды / промышленная автоматизация: гибридный оптический датчик OB1203 + высокоскоростной лазерный драйвер ISL58315 + ToF ближнего действия ISL29501, позволяющий определять яркость окружающей среды, формировать структурированное световое изображение и избегать препятствий на близком расстоянии посредством трехмерного восприятия.

Оптоэлектронные сенсорные устройства полной цепочки Renesas охватывают весь спектр требований к оптическим сенсорам, от базового обнаружения видимого света до высокоточной 3D-лазерной локации, обеспечивая конечные устройства высокостабильными, высокоинтегрированными и маломощными универсальными оптоэлектронными решениями.