使用 LED 作为光传感器

　　LED作为光电转换元件
　　局部放电等效电路　　首先，右图所示为硅光电二极管的等效电路。同样，具有 PN 结的 LED 的基本操作被认为是相同的。当光进入PN结时，会产生与流过的光量成正比的光电流Il。Id为二极管电流，Cj为结电容（随反向偏置电压而变化），Rsh为并联电阻（很大），Rs为串联电阻（小）。最常用于负载短路或接近的电流模式。有关各项的关系表达式等具体细节，请参阅滨松光子学网站上的光电二极管技术数据。

　　测量和驱动 LED 输出
　　驱动电路
　　由于LED的正向电压比硅的高，因此端电压也会更高。当我用光照射红色高亮度 LED 并测量开路电压时，结果约为 1.2V。这是硅价值的两倍多。为此，我决定在电压模式下使用它来测量LED的输出。从等效电路可以看出，输出电压相对于光量具有对数特性，并且受温度影响很大（这就是不使用的原因）。
　　那么，我将向您展示我刚刚制作的实验电路。微控制器内置的模拟比较器将输出电压与参考值进行比较，以确定是否存在入射光。另外，测量操作和LED驱动以分时方式进行，并且一个LED既用作受光元件又用作发光元件。该程序的运行如下。
　　向LED端口短时间输出“L”电平，对结电容Cj和杂散电容Cs进行放电。
　　将LED端口设置为输入→光电流对电容充电，输入电压线性增加。
　　如果在2ms内超过比较电压，则确定有事件，如果在2ms内低于比较电压，则确定没有事件。　　将 LED 端口设置为输出，并根据有光或无光打开或关闭 LED。

　　等待10ms并返回到开头。
　　超过参考电压所需的时间表示模拟光强度（越短越亮）。测量时，“H”输出到PB2，因此如果使用示波器，可以直接观察充电时间随光量的变化。对于纹波较大的光源，例如铜铁镇流器灯，可以看到脉冲宽度在阈值附近波动明显。白炽灯和电子镇流器灯稳定。这次我使用了50日元的ATtiny11微控制器，但我认为具有10个ADC通道的ATtiny26可以同时控制10个LED。