BH1750 Umgebungslichtsensor: Specs, Features und praktische Anwendungen

Licht ist essenziell für das Sehen und liefert als elektromagnetische Welle Energie in diskreten Paketen, genannt Photonen. Wenn Photonen auf ein lichtsensibles Element treffen, wird die Energie auf das Sensormaterial übertragen, was ein elektrisches Signal erzeugt, das die Intensität des einfallenden Lichts widerspiegelt. Der BH1750 ist ein kompakter, stromsparender digitaler Umgebungslichtsensor, der dieses Signal via I2C-Kommunikation in lesbare Lux-Werte übersetzt.

Was ist der BH1750?

Der BH1750 ist ein digitaler Umgebungslichtsensor, aufgebaut um eine Photodiode und einen dedizierten Analog-Digital-Wandler (ADC). Er kommuniziert mit Mikrocontrollern über den I2C-Bus und zieht nur 0,12 mA aus einer 2,4 V–3,6 V Versorgung. Der PN-Übergang der Photodiode generiert einen dem Lichtintensität proportionalen Strom; ein integrierter Op-Amp wandelt diesen Strom in Spannung um, und der On-Chip-ADC gibt einen 16-Bit-Lux-Wert aus.

Blockdiagramm des BH1750

Das Diagramm zeigt die Photodiode (PD), den integrierten Op-Amp (AMP), den ADC und den Logikblock, der den ADC-Output in Lux umwandelt. Ein interner 320 kHz Oszillator versorgt das I2C-Interface.

Betriebsschaltung

Der BH1750 arbeitet von 2,4 V bis 3,6 V; das Kernmodul BH1750FVI benötigt 3,3 V, daher wird typischerweise ein Regler verwendet. I2C-Pins (SDA, SCL) werden mit 4,7 kΩ Widerständen nach oben gezogen. Das Gerät bietet drei Messmodi:

• High-Resolution Mode 2 – 120 ms Konversionszeit, 0,5 lx Auflösung, optimal für Schwachlichtumgebungen mit exzellenter Rauschunterdrückung.
• High-Resolution Mode – 120 ms Konversionszeit, 1 lx Auflösung.
• Low-Resolution Mode – 16 ms Konversionszeit, 4 lx Auflösung.

Pin-Diagramm

• VCC – Stromversorgung (2,4 V–3,6 V).
• GND – Masse.
• SCL – I2C-Taktleitung.
• SDA – I2C-Datenleitung.
• ADDR – Adresspin für Multi-Device-Setups.
• DVI – Bus-Referenzspannung; dient auch als asynchroner Reset, der nach Anlegen von VCC heruntergefahren werden muss.

Wichtige Spezifikationen

• Versorgungsspannung: 2,4 V–3,6 V
• Betriebsstrom: 0,12 mA
• ADC-Auflösung: 16-Bit
• Maximal messbare Beleuchtungsstärke: 65.535 lx
• IR-Immunität: minimaler Einfluss auf Messwerte
• Lichtrausch-Unterdrückung: 50 Hz/60 Hz Filterung
• Messbereich einstellbar über interne Register
• Messabweichung: ±20 %
• Temperaturbereich: –40 °C bis 85 °C
• Minimale I2C-Referenzspannung: 1,65 V
• I2C-Taktfrequenz: bis 400 kHz

Häufige Anwendungen

• Adaptive Hintergrundbeleuchtungssteuerung in Smartphones und Tablets.
• Automatische Scheinwerferaktivierung in Automobilsystemen.
• Intelligente Straßenlaternen-Dimmung.
• Umgebungslicht-basierte Display-Helligkeit für LCDs und OLEDs.
• Photometrische Messung in Industriesensoren und IoT-Geräten.

Alternativen

Andere beliebte Umgebungslichtsensoren sind der TSL2561, VEML6035 und klassische LDRs. Für Farberkennung ist der TCS3200 eine gängige Wahl.

FAQ: Rauschunterdrückung

Welcher BH1750-Messmodus bietet die höchste Rauschunterdrückung? Der High-Resolution Mode 2 bietet überlegene 50 Hz/60 Hz Rauschfilterung und ist am besten für Schwachlicht- oder elektrisch rauschende Umgebungen geeignet.

Datenblatt

Für detaillierte elektrische Charakteristiken und Register-Maps konsultieren Sie das offizielle BH1750 Datenblatt.