Что такое датчик освещенности в смартфоне. Как работает датчик освещенности. Для чего нужен датчик освещенности в телефоне. Где располагается датчик освещенности в смартфоне. Какие функции выполняет датчик освещенности.
Что такое датчик освещенности в смартфоне
Датчик освещенности — это специальный сенсор в смартфоне, который определяет уровень окружающего освещения. Он представляет собой небольшой фотоэлемент, реагирующий на изменение интенсивности света вокруг устройства.
Основные характеристики датчика освещенности:
- Чувствительность к видимому свету в диапазоне 400-700 нм
- Быстрое время отклика (обычно менее 1 мс)
- Широкий динамический диапазон (от 0.01 до 100 000+ люкс)
- Низкое энергопотребление
- Компактные размеры (порядка 1-2 мм)
Принцип работы датчика освещенности
Как работает датчик освещенности в телефоне:
- Фотоэлемент датчика преобразует падающий свет в электрический сигнал
- Сигнал усиливается и оцифровывается с помощью АЦП
- Микроконтроллер обрабатывает полученные данные
- Определяется текущий уровень освещенности в люксах
- Информация передается операционной системе смартфона
Датчик постоянно отслеживает изменения освещения и передает актуальные данные несколько раз в секунду.
Функции датчика освещенности в телефоне
Основные задачи, которые выполняет датчик освещенности в смартфоне:
- Автоматическая регулировка яркости экрана
- Отключение сенсорного экрана при поднесении к уху
- Улучшение качества фотографий
- Корректировка цветопередачи дисплея
- Экономия заряда батареи
Автоматическая регулировка яркости экрана
Главная функция датчика освещенности — автоматическая подстройка яркости дисплея под окружающее освещение. В темноте экран становится тусклее, а на ярком свету — ярче. Это обеспечивает комфортный просмотр и снижает нагрузку на глаза.
Отключение экрана при поднесении к уху
Во время телефонного разговора датчик освещенности определяет, что экран закрыт, и отключает его. Это предотвращает случайные нажатия и экономит заряд батареи.
Улучшение качества фотографий
Данные датчика освещенности используются камерой смартфона для корректировки экспозиции, баланса белого и других параметров съемки в зависимости от условий освещения.
Расположение датчика освещенности в смартфоне
Где находится датчик освещенности в телефоне:
- Над экраном рядом с фронтальной камерой
- Под экраном (в некоторых моделях)
- На боковой грани устройства
Точное расположение зависит от конкретной модели смартфона. Важно не закрывать датчик, чтобы он мог корректно определять уровень освещения.
Преимущества использования датчика освещенности
Основные плюсы наличия датчика освещенности в смартфоне:
- Повышение комфорта использования устройства
- Снижение нагрузки на зрение
- Экономия заряда аккумулятора
- Улучшение качества фотографий
- Расширение функциональности смартфона
Датчик освещенности является важным компонентом современных смартфонов, обеспечивающим удобство и эффективность их использования в различных условиях освещения.
Калибровка датчика освещенности
Для корректной работы датчик освещенности нуждается в калибровке. Это позволяет повысить точность определения уровня освещенности и улучшить автоматическую регулировку яркости экрана.
Как откалибровать датчик освещенности:
- Перейдите в настройки экрана смартфона
- Найдите раздел «Яркость» или «Адаптивная яркость»
- Включите автоматическую регулировку яркости
- Вручную настройте комфортный уровень яркости в разных условиях освещения
- Система запомнит ваши предпочтения и будет использовать их в дальнейшем
Регулярная калибровка помогает адаптировать работу датчика под индивидуальные особенности зрения пользователя.
Проблемы с датчиком освещенности
Иногда датчик освещенности может работать некорректно. Основные признаки неисправности:
- Яркость экрана не меняется автоматически
- Экран слишком яркий или тусклый
- Частые скачки яркости без видимых причин
- Экран не отключается при поднесении к уху
Возможные причины проблем с датчиком освещенности:
- Загрязнение или повреждение датчика
- Сбой программного обеспечения
- Неправильные настройки яркости
- Аппаратная неисправность датчика
В большинстве случаев проблему можно решить очисткой датчика, перезагрузкой устройства или сбросом настроек. При серьезных неисправностях может потребоваться замена датчика в сервисном центре.
Альтернативы датчику освещенности
Некоторые смартфоны не оснащаются отдельным датчиком освещенности. В этом случае его функции могут выполнять:
- Фронтальная камера
- Датчик приближения
- Программные алгоритмы анализа изображения с основной камеры
Однако такие решения обычно менее точны и энергоэффективны по сравнению с специализированным датчиком освещенности.
.jpg)
Перспективы развития датчиков освещенности
Современные тенденции в развитии датчиков освещенности для смартфонов:
- Повышение точности и чувствительности
- Уменьшение размеров и энергопотребления
- Интеграция нескольких типов сенсоров в одном модуле
- Использование машинного обучения для улучшения работы
- Расширение спектра определяемых параметров освещения
В будущем датчики освещенности смогут не только определять яркость, но и анализировать спектральный состав света, обнаруживать мерцание и выполнять другие сложные задачи.
Датчик освещенности | intelar.ru
Датчики постоянной освещенности К2110 / К2111 предназначены для поддержания заданного уровня освещенности в помещении путем регулирования мощности искусственного освещения в зависимости от уровня естественного света, проникающего в помещение через окна. Датчики работают только с электронными диммируемыми ЭПРА стандарта 1-10В люминесцентных ламп или светодиодных светильников.
Датчик освещенности К2110 — только регулирование Датчик К2111 — регулирование и отключение от сети 220В
Регулирование происходит путем изменения выходного управляющего напряжения в пределах 1-10В. Если уровня естественного света достаточно для обеспечения заданной установщиком освещенности в рабочей зоне помещения (как правило на уровне рабочего стола) и искусственный свет не нужен – управляющее напряжение датчика плавно снижается до уровня 1В. В этом случае управляемые датчиком светильники работают в режиме 2-5% от номинального светового потока, потребляя при этом в среднем в 6 раз меньше электроэнергии (люминесцентные светильники) или в 12 раз меньше (светодиодные светильники) .
Например, пара светильников К22-158У2 в режиме 100% мощности потребляет 108 Вт, в режиме минимальной мощности — 16,4Вт, т.е всего 8,2Вт на один светильник! Светодиодный светильник для подвесного потолка — соответственно 28Вт и 2,3 Вт!
Если естественного света недостаточно, то датчик К2110 “добавит” необходимое количество искусственного света, чтобы обеспечить заданный уровень освещенности в рабочей зоне. Выходное напряжение датчика в режиме регулирования изменяется в пределах от 1В (режим минимальной мощности) до 10В (режим максимальной мощности).
К одному датчику освещенности можно подключить от 50 до 100 шт светильников по входу управления 1-10В. Это количество зависит от конструкции входа 1-10В ЭПРА или LED-драйвера, а точнее, от их энергопотребления. Например, стандартных ЭПРА люминесцентных ламп можно подключить около 50 шт, а LED-драйверов MeanWell — 85 шт.
Рис 1. Схема управления диммируемыми балластами (ЭПРА) при помощи датчика освещенности К2110
Датчик устанавливается на потолок.
Чувствительный элемент должен быть направлен вниз.
Датчик имеет подстроечный резистор, с помощью которого можно задавать уровень освещенности в помещении. Эту освещенность датчик поддерживает, увеличивая или уменьшая долю искусственного света в помещении.
Подключив вольтметр параллельно выходу 1-10В датчика можно в режиме реального времени наблюдать направление изменения и величину управляющего сигнала в диапазоне от 1 до 10В.
_
Модификации датчиков освещенности:
— К2110 – только управление световым потоком (мощностью) без отключения нагрузки, питание – от подключенных к нему балластов, т.е внешнего источника питания не требуется. Габаритные размеры: 35х35х20 мм.
— К2111 – управление световым потоком и автоматическое отключение нагрузки (светильников) от сети 220В встроенным реле 250В 10А при уровне управляющего напряжения 1В, т.е когда заданную освещенность можно поддерживать исключительно за счет естественного света.
Напряжение питания датчиков: 24V AC/DC (модификация К2111-24) или 12V DC (модификация К2111-12). Габаритные размеры: 48х35х20 мм.
Рис 2. Схема управления диммируемыми балластами (ЭПРА) при помощи датчика освещенности К2111-24 с автоматическим отключением от сети при достаточном уровне естественного солнечного света
с
Рис 3. Пример использования датчиков К2110/К2111 при освещении школьных классов (люминесцентные светильники с лампами серии Т5 К22-135У2 1х35Вт). Удельная потребляемая мощность данного решения — 6,5 Вт/кв.м при 400 лк для стандартного класса площадью 51 кв.м или 1,62 Вт/кв.м/100 лк!!!
На этих фотографиях наглядно видно, как в солнечный день работают датчики К2110: светильники, расположенные у окон работают в режиме минимальной мощности (5% от номинального значения). Второй и третий ряды светильников также работают в экономичных режимах (примерно 20% и 60% от номинальной мощности соответственно). В этом помещении в обычные светильники 4х18Вт при реконструкции были установлены диммируемые ЭПРА TF8418ETD.
Напомним, что в режиме минимальной мощности люминесцентные светильники потребляют в 4-6 раз меньше электроэнергии!
НА ЧТО НЕОБХОДИМО ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ ПРИ ВЫБОРЕ ДАТЧИКОВ ОСВЕЩЕННОСТИ
1. Если датчик имеет механическую шторку для закрывания фотоэлемента, знайте, что это примитивный датчик, который состоит из обычного фоторезистора. Его параметры сильно зависят от количества управляемых им светильников (обычно до 5 шт) и уровень управляющего напряжения редко опускается ниже 5В. Т.е фактически это датчик не 1-10В, а 5-10В и, соответственно, он выполняет регулирование в ограниченном диапазоне от 100 до 50% светового потока. Помимо этого, фоторезисторы подвержены быстрой деградации и через 1-2 года параметры регулирования ухудшатся.
2. Если механической шторки нет, значит датчик электронный и это правильно. Обратите внимание на фактический диапазон регулирования. Наши датчики К2110 / К2111 в состоянии снижать управляющее напряжение до 1,1В, т.е полный диапазон регулирования 1,1 — 10В.
Это, вероятно, один из лучших показателей в классе, а значит датчики будут больше экономить энергии, например, в солнечный день.
3. Сравнивайте цены датчиков корректно. Датчики с механической шторкой могут стоить дешевле 1000 руб, но и энергии они сэкономят значительно меньше, чем профессиональные электронные. Сравнивать по цене наши датчики можно, например, с DIM MICO от Osram. Разница будет ощутимой! У датчиков К2111 аналоги на рынке отсутствуют!
КАК ИСПРАВИТЬ ОШИБКИ СВЕТОТЕХНИКОВ, ЕСЛИ ОСВЕЩЕННОСТЬ В ПОМЕЩЕНИИ ОКАЗАЛАСЬ ЗНАЧИТЕЛЬНО ВЫШЕ ТРЕБУЕМОЙ
Иногда бывают случаи, когда из-за просчетов в выборе светильников освещенность в помещении оказывается значительно выше требуемой, например, 700 лк вместо 400 лк. Датчик освещенности К2110 рассчитан на регулирование от “нормы” и вниз и иногда не может полностью убрать излишек освещенности с помощью встроенного регулятора.
В этом случае проблему можно решить установкой параллельно выходу 1-10В датчика дополнительного подстроечного резистора расчетным сопротивлением R = 100 кОм / n, где n — количество ЭПРА или LED-драйверов в цепи управления одного датчика.
Например, датчик управляет драйверами светильников в количестве 5 шт.
100/5 = 20 кОм. Выбираем любой подстроечный резистор близким по номиналу, например, 24 кОм или 30 кОм. Подключив резистор к линии 1-10В, в темное время суток вращением рукоятки настраиваем на уровне стола освещенность 400 лк. Всё! Теперь датчик К2110 будет регулировать освещенность от установленного значения вниз.
Рис 4.Подключение дополнительного резистора в линию 1-10В для устранения избыточной освещенности
Если перед вами поставлена задача управлять светильниками не только по освещенности, но и по движению, можно применить следующую схему:
Рис 5. Схема управления освещением по освещенности и по движению
В помещениях с окнами при наличии движения светильники будут повышать мощность не на 100%, а на величину, требуемую для поддержания заданной датчиком К2110 освещенности. Подробнее о модулях К2010…
Посмотреть видео о работе датчика К2110 можно на главной странице сайта!
Скачать “Техническое решение по автоматизации систем общего освещения помещений с длительным пребыванием людей”
Данное оборудование находится в “Перечне инновационной, высокотехнологичной продукции и технологий” в системе закупок г.
Москвы (продукция нашей компании выделена желтым фоном)
СКАЧАТЬ ПАСПОРТ И ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ МОЖНО ЗДЕСЬ!
Защищено патентами РФ!
Датчики освещенности | Fuehler Systeme eNET International Russia
ООО «Вектор-Инжиниринг»
- Продукция
- Компания
- Новости
- Доставка
- Статьи
- Контакты
Многофункциональный датчик качества воздуха подробнее … WS/O — Компактная метеостанция
подробнее …
|
 org/ListItem»>
Главная
»
Освещенность помещения – это один из важнейших показателей для многих предприятий или, например, гостиниц. Одной из главных составляющих датчиков освещенности является световое реле, это специальный фотоэлемент, при помощи которого световые лучи сначала фокусируются. А затем направляются к детектору. Детектор же, в свою очередь, по достижении определенного порога яркости создает напряжение, которое затем используется как сигнал для блока электронных устройств. Таким образом активируется подключенный к датчику светильник, он включается, когда начинает темнеть, и выключается с восходом солнца. При необходимости можно полностью отключить датчик освещенности ночью, чтобы экономить электроэнергию. Благодаря простоте установки и дальнейшей эксплуатации, датчики освещенности нашли применение во многих областях, в том числе и в повседневной жизни людей. Более точная настройка позволяет решать огромное количество задач. Так, например, вы самостоятельно можете установить и поддерживать оптимальный для вас режим работы освещения на улице, использовав встроенную регулировку. Имеющиеся в датчиках схемы задержки сигнала, т.е. время между получением сигнала и включением или выключением освещения, позволяют минимизировать случаи ложного срабатывания устройства. Также датчики освещенности, как правило, могут работать в режиме ручного или дистанционного управления, легко переходя из одного режима в другой. В нашем каталоге вы можете приобрести датчики освещенности для помещений и наружные датчики освещенности, а также комбинированные датчики освещенности и движения и освещенности и температуры. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..100 кЛюкс, 0…+50°C
..100 кЛюкс, 0…+50°C
до 15 мин.
..100 Люкс, 100…50000 Люкс
..100 Люкс
Для соблюдения и поддержания определенного уровня освещенности помещения используют специальные датчики. Это могут быть простые датчики освещенности или комбинированные датчики освещенности и движения, освещенности и температуры и т.д. Принцип работы такого датчика заключается в отслеживании текущего уровня светового освещения.
Их часто можно встретить на автостоянках, в магазинах или просто на улицах. Такие датчики могут обеспечить включение и выключение любых типов светильников, как для наружного, так и для внутреннего освещения.PASPORT Высокочувствительный датчик освещенности — PS-2176 — Продукция
Компьютерное сканирование однощелевого и двухщелевого сканера с одинаковой шириной щели.
Описание Технические характеристики Программное обеспечение/подключение Руководство по покупке Эксперименты Документы
Краткое описание продукта
Высокочувствительный датчик света предназначен для проведения исследований видимого света, от спектральных исследований низкой интенсивности до дневного света. Встроенная автоматическая переменная передискретизация снижает уровень шума.
Applications
- Spectrophotometry
- Interference and diffraction patterns
- Measure light intensity vs. distance
What’s Included
- 1x PASPORT Sensor Extension Cable
- 1x Sensor Handle
Product Specifications
Software Required
Для этого продукта требуется программное обеспечение PASCO для сбора и анализа данных. Мы рекомендуем следующие варианты. Для получения дополнительной информации о том, какое программное обеспечение подходит для вашего класса, см.
наше сравнение программного обеспечения: SPARKvue и Capstone »
- Программное обеспечение SPARKvue
- Программное обеспечение PASCO Capstone
Требуется интерфейс
Для подключения этого продукта к компьютеру или устройству требуется интерфейс PASCO. Мы рекомендуем следующие варианты. Разбивку функций, возможностей и дополнительных опций см. в нашем Руководстве по сравнению интерфейсов »
- Универсальный интерфейс 550
- Универсальный интерфейс 850
- AirLink
- SPARKlink Air
Специализированная регистрация данных с помощью SPARK LXi2
Рассмотрите возможность использования универсального инструмента для сбора данных, построения графиков и анализа данных с сенсорным экраном для учащихся. Разработанный для использования с проводными и беспроводными датчиками, регистратор данных SPARK LXi2 одновременно поддерживает до пяти беспроводных датчиков и имеет два порта для синих датчиков PASPORT.
Он оснащен интерактивным пользовательским интерфейсом на основе значков в амортизирующем корпусе и поставляется в комплекте с программным обеспечением SPARKvue, MatchGraph! и Spectrometry для интерактивного сбора и анализа данных. Он может дополнительно подключаться через Bluetooth к следующим интерфейсам: AirLink, SPARKlink Air и универсальный интерфейс 550.
- Регистратор данных SPARK LXi2
Руководства по продуктам
Выберите правильный датчик освещенности
Световые датчики PASCO предоставляют учащимся доступный метод визуализации данных о освещенности в реальном времени в различных формах. Если вы хотите изучать окружающий свет, дифракцию или атомные спектры, эта страница поможет вам найти доступный датчик света для ваших приложений.
Библиотека экспериментов
Проведите следующие и другие эксперименты с высокочувствительным датчиком света PASPORT.
Посетите экспериментальную библиотеку PASCO, чтобы просмотреть другие задания.
Колледж • Средняя школа / Физика
Интенсивность света в зависимости от расстояния
На графике отображается зависимость относительной интенсивности света от расстояния от точечного источника света. Когда датчик освещенности перемещается вручную, веревка, прикрепленная к датчику освещенности, проходит через шкив датчика вращательного движения к подвешенному грузу…
Колледж / Физика
Интерференция и дифракция
Дифракционные и интерференционные картины измеряются для одинарных и двойных щелей путем сканирования лазерного рисунка датчиком света и построения графика зависимости интенсивности света от расстояния. Различия и сходства интерференции и…
Колледж / Физика
Интенсивность света в зависимости от расстояния
Относительная интенсивность света в зависимости от расстояния от точечного источника света строится на графике и сравнивается с теорией.
Колледж • Средняя школа / Физика
Поляризация
Лазерный свет проходит через два поляризатора. При вращении второго поляризатора (анализатора) вручную регистрируется относительная интенсивность света как функция угла между осями поляризации двух поляризаторов…
Колледж • Средняя школа / Физика
Изменение интенсивности света
Целью этого упражнения является сравнение изменения интенсивности света от различных источников света. Учащиеся будут использовать датчик освещенности для регистрации и сравнения ламп накаливания и люминесцентных источников света, а также…
Колледж / Физика
Изменение интенсивности света
Сравните изменение интенсивности света от разных источников света. Используйте датчик освещенности для записи и сравнения ламп накаливания и люминесцентных источников света, а также света от источников переменного и постоянного тока.
Колледж • Средняя школа / Физика
Интерференция и дифракция света
Расстояния между центральным максимумом и минимумами дифракции для одной щели измеряются путем сканирования лазерного изображения датчиком света и построения графика зависимости интенсивности света от расстояния. Кроме того, расстояние между помехами…
Сопроводительная документация
Датчики внешней освещенности | Microsoft Learn
- Статья
- 17 минут на чтение
В этом документе содержатся рекомендации по проектированию и разработке устройств со встроенными датчиками внешней освещенности. Выбор подходящего устройства датчика внешней освещенности (ALS) имеет решающее значение.
Следующий общий контрольный список предназначен для разработчиков, интегрирующих сенсорное оборудование в устройства.
Остальная часть этого документа подробно описывает процесс и справочную информацию.
- Выберите подходящий источник подсветки.
- Выберите подходящий датчик освещенности.
- Выберите оптимальное размещение датчика освещенности в корпусе устройства.
- Выполните калибровку для каждой модели с учетом всех факторов, таких как покрытия, световод, конфигурация датчика, размещение и т. д. Это должно быть выполнено с использованием профессиональных, предварительно откалиброванных экспонометров.
- Интегрируйте датчики в устройство одним из поддерживаемых способов.
- Используйте драйвер класса HID Sensor входящей почты. Подключите устройство через транспорт USB, SPI или I2C HID.
- Испытание всего устройства в качестве прибора для измерения освещенности. Используйте различные типы тестового освещения (лампы накаливания, люминесцентные лампы, светодиоды) с различной интенсивностью и сравнивайте значения, полученные через сенсорную платформу, с высококачественным люксметром.
Измеритель должен измерять свет, падающий на дисплей прибора. - Протестируйте устройство и сторонние драйверы с помощью требований к устройству Windows Hardware Lab Kit (HLK) и соответствующих тестов. Убедитесь, что он работает правильно и проходит все тестовые случаи.
- Обеспечьте участие OEM, ODM и IHV в проверках механических конструкций для каждой основной версии аппаратного обеспечения устройства.
- Убедитесь, что реализация датчика оптимизирована механически, оптически и с точки зрения электротехники.
- Протестируйте датчики освещенности и адаптивную яркость, выполнив действия, описанные в разделе «Случаи тестирования адаптивной яркости».
Измеритель должен измерять свет, падающий на дисплей прибора.Интеграция датчиков освещенности с аппаратным обеспечением устройства
Несколько вещей могут сильно повлиять на то, что можно сделать с информацией, которую предоставляют датчики освещенности. Эти соображения включают следующее:
- Тип датчика, предпочтительны цифровые датчики освещенности
- Точность, разрешение и поле зрения датчика
- Динамический диапазон датчика
- Инфракрасное (ИК) и ультрафиолетовое (УФ) подавление (реакция человеческого глаза)
- Поддерживаемая технология шины (только цифровая)
- Цифровая частота дискретизации
- Потребляемая мощность
- Варианты упаковки и размещения
Особого внимания требуют следующие факторы:
- Точность и разрешение : Чтобы обеспечить оптимальное взаимодействие с пользователем для адаптивной яркости и пользовательского интерфейса с учетом освещенности в приложениях, в качестве входных данных требуются точные данные датчика. Как правило, чем точнее датчик, тем лучше будет соответствующий пользовательский опыт. Хорошей целью для фактических калиброванных значений датчика внешней освещенности (ALS) является постоянная точность в пределах 4 процентов от реальных условий освещения.
- Динамический диапазон : Динамический диапазон датчика освещенности представляет собой отношение между наибольшим и наименьшим значениями, которые датчик может сообщить, и определяет диапазон условий освещения, в которых датчик может быть эффективным. Световой датчик с низким динамическим диапазоном ограничивает среду, в которой его можно использовать. Датчики внешней освещенности, установленные на устройствах, предназначенных для использования на открытом воздухе, таких как мобильный телефон, должны поддерживать условия наружного освещения. Солнечный свет может варьироваться от 0 до 10 000 люкс и более. Динамический диапазон ALS для устройств, предназначенных для использования в помещении, может быть меньше. Внутренний свет обычно колеблется от 0 до 1000 люкс.
- Степень детализации : Для обеспечения наилучшего восприятия ALS должна иметь степень детализации 1 люкс, когда окружающее освещение ниже 25 люкс, и степень детализации 4% окружающего света, когда она выше 25 люкс. Это позволяет алгоритму адаптивной яркости выполнять плавные переходы яркости экрана.
Как правило, чем точнее датчик, тем лучше будет соответствующий пользовательский опыт. Хорошей целью для фактических калиброванных значений датчика внешней освещенности (ALS) является постоянная точность в пределах 4 процентов от реальных условий освещения.
Ниже приведены общие условия освещения для справки:
| Условия освещения | Освещенность (люкс) |
|---|---|
| Черная смола | 1 |
| Очень темный | 10 |
| Темное помещение | 50 |
| Затемнение в помещении | 100 |
| Обычное помещение | 300 |
| Светлое помещение | 700 |
| Тусклое освещение на улице (пасмурно) | 1000 |
| Солнечный свет на открытом воздухе | 15 000 |
| Прямой солнечный свет | 100 000 |
Типы датчиков внешней освещенности
Датчики внешней освещенности бывают двух основных типов:
- Аналоговые датчики освещенности подключаются к встроенному контроллеру с аналого-цифровым преобразователем и требуют прошивки. которые могут точно интерпретировать данные датчика освещенности и компенсировать различные условия и явления, влияющие на показания. Некоторые примеры этих явлений включают подавление инфракрасного (ИК) света и компенсацию частоты света. Например, интенсивность люминесцентных ламп зависит от частоты переменного тока, подаваемого на прибор. Аналоговые датчики обычно очень недороги.
- Цифровые датчики освещенности дороже аналоговых датчиков, но имеют преимущества. Цифровые датчики освещенности могут автоматически компенсировать различные условия и явления. Цифровые датчики также чрезвычайно компактны. Некоторые цифровые датчики освещенности могут обеспечивать грубые дискретные измерения освещенности. Необходимо тщательно учитывать детализацию показаний в условиях низкой освещенности. Грубые, незаметные измерения в условиях низкой освещенности могут привести к резкому искажению яркости для пользователя.
которые могут точно интерпретировать данные датчика освещенности и компенсировать различные условия и явления, влияющие на показания. Некоторые примеры этих явлений включают подавление инфракрасного (ИК) света и компенсацию частоты света. Например, интенсивность люминесцентных ламп зависит от частоты переменного тока, подаваемого на прибор. Аналоговые датчики обычно очень недороги. Независимо от того, какой тип датчика освещенности выбран, необходимо снять точные показания и передать их системе.
Количество датчиков освещенности
Чем больше датчиков внешней освещенности доступно для измерения условий освещения, тем точнее оценка фактической освещенности. Однако каждый датчик освещенности увеличивает стоимость и занимает место на устройстве.
Важно, чтобы производители стремились к решению, обеспечивающему наиболее точное определение окружающего освещения. Недорогие решения могут полагаться на один датчик, но высокопроизводительное оборудование может полагаться на массив датчиков для обеспечения наилучших возможных измерений. Если OEM-производитель решит внедрить несколько датчиков внешней освещенности (для решения таких проблем, как руки или тени, закрывающие ALS), OEM-производитель должен предоставить Windows один логический (консолидированный) ALS и сообщить наиболее точные данные.
Если системе доступно несколько датчиков, единственный датчик, используемый для автоматической регулировки яркости, должен предоставлять свойство DEVPKEY_SensorData_LightLevel_AutoBrightnessPreferred.
Точно так же OEM-производители могут решить объединить несколько датчиков внешней освещенности и представить результат как виртуальный датчик освещенности, также известный как чисто программный датчик. Если и физический, и виртуальный датчики освещенности доступны через интерфейс драйвера сенсорного устройства, объединенный датчик должен предоставить свойство DEVPKEY_SensorData_LightLevel_AutoBrightnessPreferred.
Размещение датчиков освещенности
Правильное размещение датчиков освещенности является еще одним важным аспектом хорошей конструкции системы. Цель ALS — измерить яркость окружающей среды, воспринимаемую пользователем. Наилучшее теоретическое расположение датчика было бы между глазами пользователя. В реальном мире оптимальное размещение датчиков освещенности обычно находится в той же плоскости, что и дисплей, лицом к пользователю. Преимущество датчиков, размещенных на дисплее, состоит в том, что они обнаруживают некоторые блики, которые могут появиться на экране.
Не размещайте датчик освещенности в тех местах компьютера, которые могут быть скрыты от источников света тенями или руками, пальцами или предплечьем пользователя при обычном использовании. На рисунке ниже показан пример пользовательского сценария, в котором источник прямого света находится позади пользователя. Тень отбрасывается на нижнюю половину экрана и основание компьютера. Этот сценарий предлагает оптимальное размещение датчика освещенности в верхней части экрана и лицом к пользователю.
Убедитесь, что различные конфигурации, которые может принимать устройство (например, положение клавиатуры в режиме планшета или ноутбука), не закрывают апертуру и не пересекают поле зрения датчика.
Наконец, убедитесь, что поле зрения датчика не пересекается с каким-либо шумным источником света (вспышка камеры, подсветка клавиатуры и т. д.), поскольку они могут способствовать дополнительному шуму или неверным показаниям. Обязательно учитывайте все различные конфигурации, которые может принимать устройство, когда рассматриваете пересечение поля зрения с шумными источниками света.
Обработка неверных данных датчика освещенности
При определенных условиях поле зрения датчика внешней освещенности может быть закрыто объектом или пользователем, что делает невозможным получение датчиком точных показаний. Например, такое состояние может возникнуть, когда рука пользователя закрывает апертуру датчика внешней освещенности. Существует множество других случаев.
Датчик внешней освещенности может сообщить операционной системе об этой ситуации, отправив новый образец датчика с полем данных PKEY_SensorData_IsValid, установленным в FALSE. Надлежащая аппаратная конструкция должна свести к минимуму время и сценарии, требующие, чтобы это значение было установлено в FALSE, поскольку такой сценарий не позволяет системе правильно управлять яркостью. В идеальной системе датчики окружающего освещения всегда могли бы измерять окружающее освещение, и для этого значения было бы установлено значение TRUE.
Светочувствительные фильтры, линзы, корпуса и калибровка
При проектировании устройства, включающего ALS, необходимо тщательно продумать всю систему механических, оптических и электрических компонентов, связанных с ALS.
На следующей диаграмме показаны ключевые механические компоненты, которые необходимо учитывать и понимать при интеграции и калибровке оборудования датчика внешней освещенности с Windows.
На этой схеме мы видим следующее:
- Стекло — внешняя поверхность экрана
- Чернильное покрытие — черная рамка вокруг экрана
- Светозащита — предотвращает рассеяние света
- Световод — собирает и направляет свет на датчик
- Датчик внешней освещенности
- Материнская плата
Примечание
Световоды обычно не нужны и во многих случаях могут ухудшить работу ALS. Пожалуйста, проконсультируйтесь с производителем датчика освещенности для получения рекомендаций относительно оптических компонентов такого типа.
На этой диаграмме указаны два уровня освещенности:
$LUX_{1}$: уровень падающего света вокруг устройства на поверхность дисплея. Этот уровень измеряется и сообщается датчиком внешней освещенности через сенсорную платформу.
$LUX_{2}$: уровень падающего света на поверхность ALS. Это неправильный уровень освещенности для сообщения через сенсорную платформу, поскольку он не учитывает коэффициент затухания оптики.
Коэффициент затухания соответствует тому, сколько света блокируется различными компонентами между внешней поверхностью устройства (обычно стеклом) и чувствительной поверхностью ALS. Затухание можно рассчитать следующим образом: A = (1 - коэффициент пропускания)
Важно
Датчик внешней освещенности сообщает об интенсивности окружающего освещения, которую он воспринимает. Из-за пропускаемости оптики необработанные показания ALS сообщают о ослабленных значениях в люксах и не должны использоваться без коррекции. Проницаемость — это характеристики оптики, которые уменьшают интенсивность окружающего света, а также отклоняют инфракрасный (ИК) свет. Если оптика окрашена краской для улучшения внешнего вида, необходимо использовать коэффициент затухания для компенсации соответствующего уменьшения интенсивности окружающего света.
$LUX_{2}$ всегда должно быть меньше $LUX_{1}$
Разница между этими двумя значениями люкс называется коэффициентом затухания. Коэффициент ослабления определяет общий процент пропускания света между верхней поверхностью стекла ($LUX_{1}$) и голой поверхностью датчика окружающего освещения ($LUX_{2}$). Это наиболее радикально, когда используется окрашенная стеклянная поверхность. OEM-производитель при поддержке датчика IHV должен измерить коэффициент затухания и скорректировать его аппаратно, прежде чем отображать значение в люксах в операционной системе.
Примечание
Коэффициент пропускания — это отношение уровня освещенности на поверхности ALS к уровню окружающего освещения вокруг устройства.
В приведенном ниже примере предположим, что общий процент пропускания света между верхней поверхностью стекла и оголенной поверхностью датчика внешней освещенности составляет 5%. Чтобы поддерживать требуемый диапазон люкс, выбранный датчик освещенности должен поддерживать следующий диапазон на голом датчике:
- $Минимум = 1 лк × 0,05 = 0,05 лк$
- $Максимум = 100 000 люкс × 0,05 = 5000 люкс$
Во встроенном ПО или драйвере, в зависимости от того, реализуется аппаратное или программное решение ALS, для учета коэффициента затухания используется следующее преобразование:
$Output LUX = LUX_{1} = LUX_{2} / ( total % _{light _transmittance})$
Для показания датчика внешней освещенности в 100 люкс результирующий выходной люкс:
$Output LUX = 100 / 0,05 = 2000 LUX$
Вся система также должна быть откалибрована с помощью соответствующего оборудования для измерения освещенности.
Этот пример демонстрирует только общие соображения по выбору деталей и начальной калибровке перед официальной калибровкой. Настоятельно рекомендуется заводская калибровка для каждого устройства для обеспечения наилучшего и последовательного взаимодействия с пользователем. Датчики часто имеют диапазоны точности +/- 20% от единицы к единице, что можно учесть с помощью заводской калибровки для каждой единицы.
Кроме того, поле зрения является важным фактором, который следует учитывать при размещении и проектировании датчика внешней освещенности. Чем меньше поле зрения, тем хуже будет работа сенсора. Как правило, поле зрения с половинным углом обзора 55 градусов (всего 110 градусов) является подходящей целью. Чем шире поле зрения, тем менее склонен датчик улавливать одиночный точечный источник света или область тени, которые могут неточно отражать истинную освещенность.
Подключение датчика к HID и SPB
На следующих схемах показано, как интегрировать ALS с использованием протокола HID и с драйвером IHV для SPB.
Совет
Протокол HID является рекомендуемым путем для интеграции ALS с использованием входящих драйверов HID в Windows.
Аппаратное обеспечение датчика HID, драйвер и программный стек показаны ниже:
Блоки сверху вниз: Приложение датчика, API датчика, Расширение класса датчика, Драйвер HID пользовательского режима, Драйвер HID-I2C, Контроллер I2C, Интерфейс HID в микропрограмме и Аппаратное обеспечение ALS
Стек оборудования, драйвера и программного обеспечения датчика SPB показан ниже:
Поля сверху вниз: приложение датчика, API датчика, расширение класса датчика, драйвер датчика пользовательского режима UMDF, интерфейс SPB, драйвер контроллера I2C и датчик ALS
I2C, см. драйвер класса Sensor HID.
Дополнительные сведения об интеграции датчиков через шины SPB см. в исходном коде примера драйвера комбинированного датчика на GitHub.
Калибровка датчика внешней освещенности
Профессиональная калибровка (рекомендуется)
Настоятельно рекомендуется калибровка ALS в интегрированной системе с использованием профессиональных предварительно откалиброванных датчиков в условиях контролируемого освещения.
Эти предварительно откалиброванные датчики, часто называемые экспонометрами, можно приобрести у поставщиков электронного оборудования и в интернет-магазинах.
Другие методы калибровки
Подробная информация о других инструментах мониторинга и калибровки ALS доступна в статье Microsoft Ambient Light Tool.
Проверка датчика освещенности
В качестве первого шага всегда следует запускать тесты Sensors (т.е. ввод) Hardware Lab Kit для проверки датчика окружающего освещения. Убедитесь, что все минимальные требования к оборудованию и тесты программы совместимости оборудования Windows пройдены.
Для проверки правильности работы датчика внешней освещенности:
- Убедитесь, что служба DisplayEnhancementService запущена.
- Включите автояркость и установите ползунок на 50%.
- Проверка изменения яркости дисплея при изменении освещения.
- Используйте диммер для медленного увеличения и уменьшения окружающего освещения и убедитесь, что значения в люксах плавно увеличиваются и уменьшаются. Грубые и дискретные изменения освещения приводят к субоптимальной реакции яркости экрана, и их следует избегать.
- Используйте профессиональный люксметр, чтобы убедиться в точности показаний ALS. Как минимум проверьте следующие точки: 0, 10, 100, 500 и 1000 люкс.
- В системах, которые настроили только кривую ALR, протестируйте поведение с пользователями, чтобы убедиться, что данные ALR соответствуют ожиданиям пользователей.
Грубые и дискретные изменения освещения приводят к субоптимальной реакции яркости экрана, и их следует избегать.Минимальные требования к оборудованию и программа совместимости оборудования Windows
Минимальные требования к оборудованию и требования программы совместимости оборудования Windows имеют основополагающее значение для создания сенсоров, совместимых с Windows. Хотя программы не являются обязательными, мы рекомендуем, чтобы аудиопродукты соответствовали обоим наборам требований, чтобы обеспечить базовое качество звука.
Дополнительные сведения см. в Программе совместимости оборудования Windows.
В следующих разделах приведены рекомендации по датчикам.
Чтобы обеспечить высокое качество работы, все устройства должны быть протестированы на соответствие этим требованиям к производительности.
| Площадь | Тип направляющей | Какие устройства следует тестировать |
|---|---|---|
| Устройство.Ввод.Датчик.Датчик окружающего света | Предоставляет рекомендации на уровне компонентов для оптимальной работы с ОС хоста с точки зрения программных интерфейсов, протоколов связи и форматов данных. | Все встроенные датчики внешней освещенности должны быть проверены на соответствие этим требованиям к производительности. |
| System.Client.Sensor.AmbientLightSensor | Содержит рекомендации на уровне системы для оптимальной работы с ОС хоста с точки зрения программных интерфейсов, протоколов связи и форматов данных. | Все встроенные датчики внешней освещенности должны быть проверены на соответствие этим требованиям к производительности. |
Кривая отклика окружающей среды
Если датчик внешней освещенности сообщает кривую отклика внешней освещенности, она должна соответствовать:
| Поле данных | Тип данных | Определение |
|---|---|---|
| PKEY_LightSensor_ResponseCurve | VT_VECTOR | VT_UI4 |
Кривая отклика датчика должна иметь не менее двух точек, а градиент должен быть положительным или плоским. Для получения дополнительной информации см. кривую отклика.
Поддерживает цвет
Датчики внешней освещенности не требуются для определения цвета. Если датчик окружающего освещения поддерживает цвет, необходимо сообщать о свойствах, порогах и полях данных, связанных с цветом. Датчик освещенности с поддержкой цвета должен сообщать о следующем свойстве перечисления:
| Поле данных | Тип данных | Определение |
|---|---|---|
| DEVPKEY_LightSensor_ColorCapable | VT_BOOL | Указывает, поддерживает ли этот датчик освещенности цвет. |
Светочувствительный датчик с поддержкой цвета должен сообщать об одной из следующих комбинаций полей данных:
- Люкс, кельвины, цветность x, цветность y
- Люкс, цветность x, цветность y
Для получения дополнительной информации см. поля данных датчика освещенности.
Для полей данных цвета, о которых сообщает датчик освещенности, также должны поддерживаться пороговые значения. О пробе необходимо сообщить, когда будет достигнуто хотя бы одно пороговое значение. Для получения дополнительной информации см. пороговые значения датчика освещенности.
Свойства поля данных
Датчики внешней освещенности должны сообщать требуемые свойства поля данных. Для получения дополнительной информации см. поля данных датчика освещенности.
Типы данных
Датчики внешней освещенности необходимы для передачи данных об освещенности. Дополнительные сведения см. в полях данных датчика освещенности.
Минимальный интервал отчета
Датчики внешней освещенности, не поддерживающие цвет, в Windows должны поддерживать интервал отчета 250 миллисекунд или меньше.
Датчики внешней освещенности с поддержкой цвета в Windows должны поддерживать интервал отчета 1000 миллисекунд или меньше.
Пороги
Датчики света необходимы для поддержки порогов в люксах. Если поддерживаются абсолютные пороговые значения, для представления выборки данных должны быть соблюдены как пороговое значение в процентах, так и абсолютное значение освещенности.
Предположим, что абсолютный порог равен 1 люкс, а процентный порог равен 25 %:
| Последняя выборка | Следующий образец | Результат |
|---|---|---|
| 4 люкс | 3 люкс | Будет сообщено о следующей пробе, поскольку изменение больше или равно 1 люкс по сравнению с последней зарегистрированной пробой и больше или равно 25 % от последней зарегистрированной пробы. |
| 1 люкс | 0,5 лк | Для следующего образца будет сообщено , а не , поскольку изменение составляет менее 1 люкс по сравнению с последним зарегистрированным образцом. |
| 100 люкс | 90 люкс | Для следующей выборки будет сообщено , а не , поскольку изменение составляет менее 25% от последней зарегистрированной выборки. |
Дополнительную информацию см. в разделе Пороговые значения датчика освещенности
Предпочтительна автоматическая яркость
Если датчик внешней освещенности предназначен для использования с функцией автояркости, необходимо указать следующее свойство перечисления:
| Тип данных | Определение | |
|---|---|---|
| DEVPKEY_LightSensor_AutoBrightnessPreferred | VT_BOOL | Указывает, должен ли этот датчик освещенности быть предпочтительным датчиком освещенности, используемым для службы автояркости Windows. |
В системе должен быть только один датчик внешней освещенности, сообщающий об этом свойстве.
Калибровка цвета
Датчики внешней освещенности не требуются для поддержки цвета.
Если датчик внешнего освещения поддерживает цвет, его необходимо правильно откалибровать.
Когда источник света направлен непосредственно на датчик:
- Обнаруженное окружающее освещение в люксах находится в пределах 10% или 1 люкс от фактического падающего света
- Обнаруженные значения цветности x и y находятся в пределах 0,025 от фактического падающего света
Свойства перечисления
Датчик внешней освещенности должен сообщать DEVPKEY_Sensor_ConnectionType, даже если это не является обязательным свойством перечисления для некоторых других датчиков. Если датчик внешней освещенности поддерживает это , необходимо указать следующее поле данных:
| Поле данных | Тип данных | Определение |
|---|---|---|
| PKEY_SensorData_IsValid | VT_BOOL | Указывает, действительна ли текущая выборка данных. |
Если значение PKEY_SensorData_IsValid изменяется, о пробе необходимо сообщать независимо от того, были ли соблюдены пороговые значения.
Предположим, что порог освещенности равен 1 люкс:
