转速计是一种常见的应用，用于测量旋转物体的转速。然而，有些物体却有着奇特的外形，使它们格外危险，且难以直接测量转速。例如风车、水车和飞机螺旋桨等大型、转速快且具有潜在威胁的对象，就需要使用非接触式传感。图1所示的转速计外设利用环境光实现光学传感，环境光会向微控制器的数字输入端提供逻辑电平信号，并且能够轻松适应不同的光照水平和机械环境。
图1：对数对比度检测可适应数十年的自然光照变化。
大型旋转物体的安全传感最好是在安全(较远)的距离上进行，而被动式自然光光学方法显然是最适合的解决方案。除非在探测器前方加装精密的透镜系统，否则由于旋转物体(螺旋桨叶片等)往往只占据普通探测器视场的很小一部分，光信号幅度会相对较低。本转速计(图1)使用了一个简单的探测器(带有简单遮光罩的光电晶体管Q1)，并在探测器后接一个高增益、交流耦合、对数阈值探测器。
Q1的光电流在Q2和Q3上产生一个信号，入射光强度每变化1%，该信号就会变化约500µVpp，大致(忽略各种温度系数的情况下)如下：
V ~ 0.12 log10(Iq1/Io)
Io ~ 10 fA
这种近似对数的关系适用于纳安到毫安的光电流范围，因此即使自然光强度存在几个数量级的变化，电路也能可靠运行。A1及其周围的分立元件构成高增益(80dB)放大器，向连接的微控制器DIO引脚提供5Vpp的方波。
通过对I/O引脚内部逻辑进行脉冲计数编程，可以用一个简单的软件例程将累积计数除以相关的时间间隔和旋转物体的计数光学特征数(例如螺旋桨上的叶片数量)，从而获得准确的转速(RPM)读数。
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：Photo tachometer sensor accommodates ambient light，由Ricardo Xie编译)
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