VEML7700 — цифровой датчик освещённости с I²C

VEML7700 — датчик освещённости Vishay с 16-битным АЦП и шиной I²C: от тысячных долей люкса до 140 000 лк. Он прост в подключении, но у него две ловушки: после включения питания датчик выключен, а на больших усилениях и при ярком свете показания нелинейны. Разбираем по даташиту и указаниям по применению Vishay.

Обновлено 22 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Распиновка
Параметры
Регистры
Пересчёт в люксы
Подключение
Аналоги

VEML7700 — датчик внешней освещённости (ambient light sensor) Vishay в миниатюрном прозрачном корпусе 6,8 × 2,35 × 3,0 мм. Внутри — фотодиод со спектральной характеристикой, близкой к глазу, усилитель, 16-битный интегрирующий АЦП, термокомпенсация и интерфейс I²C. Кроме основного канала ALS есть второй канал WHITE с более широким спектром. Сравнение с BH1750, TSL2561 и OPT3001 — в статье «Датчики освещённости».

Коротко

Питание — 2,5–3,6 В, типично 3,3 В; шина I²C — от 1,7 до 3,6 В.
Адрес — 0x10, без выводов выбора адреса.
Диапазон — от 0 до примерно 140 000 лк, лучшее разрешение 0,0042 лк на отсчёт.
Потребление — 0,5 мкА в отключении, 45 мкА при непрерывных измерениях, 2–28 мкА в режимах энергосбережения.
После включения — датчик в режиме отключения, его нужно включить записью в регистр 00h.

Распиновка

Вывод	Обозначение	Назначение
1	SCL	тактовая линия I²C
2	VDD	питание 2,5–3,6 В
3	GND	общий провод
4	SDA	линия данных I²C

Вывода прерывания у VEML7700 нет: флаги пересечения порогов есть только в регистре 06h, и их приходится опрашивать по шине. Корпус выпускается в двух исполнениях упаковки на ленте: VEML7700-TR — для монтажа боком, VEML7700-TT — окном вверх.

Параметры

По даташиту при 25 °C:

Параметр	Значение
Питание V_DD	2,5–3,6 В, типично 3,3 В; предельное 4 В
Уровни шины I²C	единица от 1,3 до 3,6 В, ноль от −0,3 до 0,4 В (при V_DD = 3,3 В)
Частота SCL	от 10 до 400 кГц
Втекающий ток SDA в состоянии нуля	не меньше 3 мА
Ток в отключении	0,5 мкА типично
Ток при работе	45 мкА при обновлении раз в 100 мс без энергосбережения; 8 мкА в режиме PSM 1 (раз в 600 мс) и 2 мкА в режиме PSM 4 (раз в 4100 мс)
Разрешение	0,0042 лк на отсчёт при усилении ×2 и 800 мс
Наибольшая освещённость	140 000 лк при усилении 1/8 и 25 мс
Тёмный сдвиг	3 отсчёта типично при усилении ×2 и 800 мс
Рабочая температура	от −25 до +85 °C
Наибольшая рассеиваемая мощность	50 мВт

Все значения тока и разрешения в даташите — типичные: минимумов и максимумов Vishay для них не приводит.

Регистры

Все регистры 16-битные, адресуются кодом команды; слово передаётся младшим байтом вперёд.

Код	Регистр	Что в нём
00h	ALS_CONF_0	усиление (биты 12:11), время интегрирования (9:6), число срабатываний (5:4), разрешение прерывания (1), отключение ALS_SD (0)
01h, 02h	ALS_WH, ALS_WL	верхний и нижний пороги окна
03h	Power saving	режим энергосбережения PSM (биты 2:1) и его включение (бит 0)
04h	ALS	результат основного канала
05h	WHITE	результат канала WHITE
06h	ALS_INT	флаги пересечения нижнего (бит 15) и верхнего (бит 14) порога
07h	ID	младший байт — код микросхемы 0x81

Коды усиления: 00 — ×1, 01 — ×2, 10 — ×1/8, 11 — ×1/4. Время интегрирования: 1100 — 25 мс, 1000 — 50 мс, 0000 — 100 мс, 0001 — 200 мс, 0010 — 400 мс, 0011 — 800 мс. Например, слово 0x1000 включает датчик с усилением 1/8 и временем 100 мс, а 0x08C0 — с усилением ×2 и временем 800 мс.

Пересчёт в люксы

Освещённость равна коду из регистра 04h, умноженному на разрешение. По таблице из указаний Vishay по применению:

Время	×2	×1	×1/4	×1/8	Предел при ×1/8
800 мс	0,0042	0,0084	0,0336	0,0672	4404 лк
400 мс	0,0084	0,0168	0,0672	0,1344	8808 лк
200 мс	0,0168	0,0336	0,1344	0,2688	17 616 лк
100 мс	0,0336	0,0672	0,2688	0,5376	35 232 лк
50 мс	0,0672	0,1344	0,5376	1,0752	70 463 лк
25 мс	0,1344	0,2688	1,0752	2,1504	140 926 лк

Значения в столбцах усилений — люксы на отсчёт. Предел — это 65 535 отсчётов, умноженные на разрешение: при усилении ×2 и 100 мс насыщение наступает уже на 2202 лк.

Vishay отмечает два ограничения. Первое: при усилениях ×1 и ×2 выше 100 лк датчик становится нелинейным, поэтому для ярких сцен берут 1/4 и 1/8. Второе: выше примерно 1000 лк и на малых усилениях код тоже немного занижен, и к результату в люксах x применяют полином

E = 6{,}0135 \cdot 10^{-13} x^4 - 9{,}3924 \cdot 10^{-9} x^3 + 8{,}1488 \cdot 10^{-5} x^2 + 1{,}0023\,x.

В примере Vishay код 5581 при усилении 1/4 и 100 мс даёт 5581 · 0,2688 ≈ 1500 лк, а после коррекции — около 1658 лк.

Алгоритм из указаний по применению: начинать с усиления 1/8 и времени 100 мс; если код не больше 100, поднимать усиление на ступень (1/4, ×1, ×2), а затем удлинять время интегрирования вплоть до 800 мс. Так датчик не насыщается при неизвестной освещённости и не теряет разрешение в темноте.

Подключение

По рис. 8 даташита SDA и SCL подтягивают резисторами больше 1 кОм, например 2,2–4,7 кОм, к питанию шины 1,7–3,6 В. В указаниях по применению (AN 84323) Vishay добавляет фильтр питания: резистор 10 Ом, конденсаторы 10 мкФ и 100 нФ. Подключение другого датчика освещённости с I²C к микроконтроллеру, с номиналами и ошибками монтажа, — на странице «Датчик освещённости и МК»; номинал подтяжки для своей ёмкости шины считают в калькуляторе подтягивающих резисторов I²C.

Датчик измеряет то, что до него дошло: за тонированным стеклом корпуса на кристалл попадает лишь часть света, и коэффициент пропускания окна учитывают при пересчёте. Как это сделать — в разделе об окне корпуса статьи «Датчики освещённости». Подробнее о шине — в статье «I²C».

Аналоги

Совместимых по выводам и регистрам замен производитель не называет. Функциональные аналоги — другие цифровые датчики освещённости с I²C: BH1750 (ROHM) и OPT3001 (TI). У них другой адрес, другие регистры и другая формула пересчёта, поэтому замена требует изменения программы и, как правило, платы. Другие микросхемы датчиков — в разделе «Микросхемы датчиков».

Частые вопросы

Какой адрес I²C у VEML7700?

0x10 в семибитной записи: байт записи 0x20, байт чтения 0x21. Выводов выбора адреса у VEML7700 нет, поэтому на одну шину ставят только один такой датчик. Если на шине уже есть устройство с адресом 0x10, датчики разносят по разным шинам или ставят мультиплексор I²C.

Почему VEML7700 всегда возвращает ноль?

Скорее всего, датчик не включён. По даташиту в регистре конфигурации 00h после подачи питания установлен бит ALS_SD = 1 — режим отключения. В него нужно записать слово с нулевым младшим битом, а по указаниям Vishay выждать 2,5 мс перед первым измерением. Кроме того, результат появляется только по окончании интегрирования: при времени 100 мс — не раньше чем через 100 мс.

Как перевести показания VEML7700 в люксы?

Умножить 16-битный код из регистра 04h на разрешение, которое зависит от усиления и времени интегрирования. При усилении ×2 и 800 мс это 0,0042 лк на отсчёт, при усилении 1/8 и 100 мс — 0,5376 лк. Каждое вдвое меньшее время или усиление удваивает это значение. Выше примерно 1000 лк Vishay рекомендует применять поправочный полином, иначе показания занижены.

Можно ли подключить VEML7700 к Arduino на 5 В?

Напрямую — нет. Питание датчика по даташиту не больше 3,6 В (предельное — 4 В), а уровень единицы на шине — от 1,3 до 3,6 В. Подтягивающие резисторы SDA и SCL к 5 В подадут на выводы напряжение выше допустимого. Нужен стабилизатор 3,3 В и подтяжка к 3,3 В или преобразователь уровней. Большинство модулей с VEML7700 уже несут стабилизатор и транзисторы согласования — это видно по схеме модуля.

Источники

Vishay Semiconductors. VEML7700 High Accuracy Ambient Light Sensor With I2C Interface (Document Number 84286, Rev. 1.8, 28-Nov-2024) — с. 1 — выводы, питание 2,5–3,6 В, шина 1,7–3,6 В, 0–140 000 лк, 0,0042 лк на отсчёт; с. 2 — предельные режимы и Basic Characteristics (токи, I²C 10–400 кГц, уровни, тёмный сдвиг); с. 3 — тайминги I²C; с. 6 — схема включения, резисторы подтяжки, адрес 0x10; с. 7–9 — регистры 00h–07h, табл. 1, таблица Refresh time, IDD and resolution relation
Vishay Semiconductors. Designing the VEML7700 Into an Application (Application Note, Document Number 84323, revision 06-Mar-2025) — пауза 2,5 мс после включения; таблица Resolution and Maximum Detection Range; линейность до 1000 лк, полином коррекции для усилений 1/4 и 1/8; рекомендация начинать с малого усиления и порог 100 отсчётов
NXP Semiconductors. UM10204 I2C-bus specification and user manual (Rev. 7.0, 1 October 2021) — режимы Standard-mode и Fast-mode, на которые ссылается даташит VEML7700

Нашли ошибку?