FastBond2阶段1-基于STM32G0的照度计框图设计
喜欢看书,但是又担心环境照度是否足够,所以就做了一个便携照度测量仪。
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ESP32
FastBond2阶段1
照度
冷月烟
更新2023-09-25
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项目介绍+设计思路

喜欢看书,但是又担心环境照度是否足够,所以就做了一个便携照度测量仪。

照度计又称照度仪(或称勒克斯计),是一种专门测量光度、亮度的仪器仪表,由主机和一个光传感器组成,常用于测量室内灯具的照度。它所测的光照强度就是物体被照明的程度,也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比。照度计通常是由硒光电池或硅光电池,以及微安表组成。照度测量应采用不低于一级的照度计。照度计由光度头(又称受光探头,包括接收器、V(λ)对滤光器、余弦修正器)和读数显示器两部分组成。

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本次设计将采用STM32G0作为主控芯片,BH1750FVI进行亮度采集。

 

设计方向的市场介绍

可携带式体积小、重量轻。

 

方案框图+Scheme-it工具介绍

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https://www.digikey.cn/schemeit/project/照度计-d218a2012aa04ec192ab139522bcb71b

Scheme-it一款在线免费的EDA工具,它可以被用来绘制原理图和框图,并具有分享功能。而且,为了让开发者的工作更高效便捷,Scheme-it还提供了非常丰富的设计资源:

Scheme-it参考设计库(Design Starters)预存了近200个参考设计文件,分为6大类,14小类,涵盖通信、工业、交通、电源、开发工具、消费类电子等各个领域。

Scheme-it附带超过700个通用符号的符号库。

同时Scheme-it与Digi-Key元件目录相连,可访问400+万种元件。


方案中可能用到的规定厂商元器件介绍

1.STM32G031

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STM32G031x4/x6/x8主流微控制器基于高性能Arm Cortex-M0+ 32位RISC内核,工作频率高达64 MHz。它们具有高集成度,适用于消费、工业和家电领域的广泛应用,并为物联网 (IoT) 解决方案做好准备。

这些器件集成了存储器保护单元 (MPU)、高速嵌入式存储器(8 KB SRAM 和高达 64 KB 的闪存程序存储器,具有读保护、写保护、专有代码保护和安全区域)、DMA、广泛的系统功能、增强型 I/O 和外设。这些器件提供标准通信接口(两个I2Cs,两个 SPI / 一个 I2S和两个USART)、一个12-bit ADC (2.5 MSps)、一个内部基准电压缓冲器、一个低功耗RTC、一个以高达两倍CPU频率运行的高级控制PWM定时器、四个通用16位定时器、一个32位通用定时器、两个低功耗16位定时器、两个看门狗定时器和一个SysTick定时器。

这些器件可在 -40 至 125°C 的环境温度和 1.7 V 至 3.6 V 的电源电压下工作。 优化的动态功耗与一套全面的节能模式、低功耗定时器和低功耗UART相结合,允许设计低功耗应用。

VBAT直接电池输入允许保持RTC和备份寄存器供电。

这些器件采用 8 至 48 引脚封装。

 

2.BH1750FVI

在这里插入图片描述

BH1750FVI数字光照传感器是测量环境的光照强度的数字传感器,它能够通过I2C接口与MCU连接,输出数字信号。该传感器采用亮度校准和温度校准的先进技术,能够在各种光线条件下提供准确的光照测量结果。其超小的封装和低功耗特性,使得它成为了广泛应用于各种便携式智能设备、LED照明以及室内智能家居与办公环境的理想选择。

BH1750FVI传感器特性如下:

1.补偿功能:传感器采用了先进亮度校准和温度校准技术,能够提供高精度的光照测量结果。

2.数字接口:传感器具有I2C数字接口,可与微控制器(MCU)直接连接。

3.全面量程:传感器测量范围为0到65535(等于0.11到100000lx)。

4.低功耗特性:传感器在低功耗模式下只需消耗1uA的电流。

5.小型封装:BH1750FVI使用极小的封装,可在小型的智能设备中使用。

 

3.XC6206

 XC6206 系列是一款高精度低功耗的 LDO 线性稳压芯片,即使在输出电流较大的情况下,其输入与输出之间的压差依然较小。其常见的 SOT-23-3 封装通常拥有 输入、输出、接地 三个引脚,内部包含了限流电路、驱动三极管、高精度参考电压源、误差校正电路:XC6206 系列的性能参数如下:

  • 最大输出电流    200mA (3.0V type)
  • 输入输出压差    250mV @ 100mA (3.0V type)
  • 最大工作电压    6.0V
  • 输出电压范围    1.2V ~ 5.0V (0.1V 递进)
  • 输出精度    $$、$\pm30mV@V_{OUT}<1.5V$、$\pm1\% @V_{OUT}\ge2.0V$
  • 低功耗    典型值为 1.0 μA
  • 输出电容类型    可以兼容低 ESR 的陶瓷电容
  • 保护措施    内置限流电路
  • 工作环境温度    -40℃ ~ 85℃

XC6206 系列可以选用较低等效串联电阻(ESR,Equivalent Series Resistance)的陶瓷电容,并且可以由内部的限流电路提供输出引脚的短路保护。

 

4.TP4056

TP4056是一款单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器,采用底部带散热片的SOP8封装以及简单的外部应用电路,非常适合便携式设备应用,适合USB电源和适配器电源工作,内部采用防倒充电路,不需要外部隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。

TP4056充电截止电压为4.2V,充电电流可通过外部电阻进行设置。当充电电流降至设定值的1/10时,TP4056将自动结束充电过程。

当输入电压被移掉后,TP4056 自动进入超低功耗待机状态,将待机电流降至 1uA 以下。TP4056 在有输入电源时也可置于停机模式,从而将工作电流降至 40uA。

特点

  • 最大充电电流:1A
  • 无需 MOSFET、检测电阻器和隔离二极管
  • 智能热调节功能可实现充电速率最大化
  • 智能再充电功能
  • 预充电压:4.2V±1%
  • C/10 充电终止
  • 待机电流 40uA
  • BAT 超低自耗电 1uA
  • 2.9V 涓流充电阈值
  • 单独的充电、结束指示灯控制信号
  • 封装形式:SOP8(带散热底座)

对本大赛的心得体会(包括意见或建议)

软硬件
电路图
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