一種照度測量模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種照度測量模塊，包括硅光電池、運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和ARM單片機(jī)，所述硅光電池與運(yùn)算放大器相連接，運(yùn)算放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與ARM單片機(jī)相連接，ARM單片機(jī)與LCD顯示器相連接；所述ARM單片機(jī)與模擬開關(guān)相連接，模擬開關(guān)上串聯(lián)有放大電阻，模擬開關(guān)和放大電阻串聯(lián)連接后與運(yùn)算放大器并聯(lián)連接。本實(shí)用新型通過硅光電池測量照度值，通過ARM單片機(jī)分析照度值并利用模擬開關(guān)控制接入的放大電阻，從而控制放大器的放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)照度的分段調(diào)控。本實(shí)用新型量程大、測量精度高、運(yùn)行穩(wěn)定，且操作靈活方便，擴(kuò)展性良好。
【專利說明】
一種照度測量模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及照度測量的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種照度測量模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]照度與人們的生活有著密切的關(guān)系，家庭環(huán)境中，適當(dāng)?shù)恼斩瓤梢暂^好的保證人的用眼衛(wèi)生，減少了視疲勞。照度測量模塊是一種專門測量光度、亮度的設(shè)備。
[0003]照度測量模塊需要使用光電檢測器件，常用的光電檢測器件有光電二極管、光電三極管、光敏電阻、光敏電池等半導(dǎo)體器件。其中硅光電池是最理想的選擇之一，它不需要外加電源就能直接把光能轉(zhuǎn)換成電能，而且光電流和照度成線性關(guān)系，它的光譜靈敏度與人眼的靈敏度較為接近，且具有響應(yīng)時(shí)間短、性能穩(wěn)定、光譜范圍寬、頻率特性好、轉(zhuǎn)換效率尚、耐尚溫等優(yōu)點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種照度測量模塊，量程大、測量精度高、運(yùn)行穩(wěn)定，且操作靈活方便。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種照度測量模塊，包括硅光電池、運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和ARM單片機(jī)，所述硅光電池與運(yùn)算放大器相連接，運(yùn)算放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與ARM單片機(jī)相連接，ARM單片機(jī)與LCD顯示器相連接;所述ARM單片機(jī)與模擬開關(guān)相連接，模擬開關(guān)上串聯(lián)有放大電阻，模擬開關(guān)和放大電阻串聯(lián)連接后與運(yùn)算放大器的反向輸入端及輸出端并聯(lián)連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述ARM單片機(jī)分別與輸入按鍵、串口相連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述輸入按鍵包括記錄鍵、記錄輸出鍵和記錄清除鍵。
[0008]進(jìn)一步地，所述放大電阻至少設(shè)有兩個(gè)阻值不同的放大電阻，放大電阻與各自模擬開關(guān)串聯(lián)后并聯(lián)連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述放大電阻的數(shù)量設(shè)有3個(gè)，模擬開關(guān)的檔位設(shè)有3個(gè)，放大電阻分別與模擬開關(guān)的3個(gè)檔位串聯(lián)連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述放大電阻包括第一放大電阻、第二放大電阻和第三放大電阻，第二放大電阻的阻值為第一放大電阻的I /4，第三放大電阻為的阻值為第一放大電阻的I /16。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:通過硅光電池測量照度值，通過ARM單片機(jī)分析照度值并利用模擬開關(guān)控制接入的放大電阻，從而控制放大器的放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)照度測量的分段調(diào)控。本實(shí)用新型量程大、測量精度高、運(yùn)行穩(wěn)定，且操作靈活方便，擴(kuò)展性良好。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0014]其中，I為娃光電池，2為模擬開關(guān)，3為放大電阻，4為運(yùn)算放大器，5為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，6為ARM單片機(jī)，7為IXD顯示器，8為輸入按鍵，9為串口。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0016]如圖1所示，一種照度測量模塊，包括硅光電池1、運(yùn)算放大器4、模數(shù)轉(zhuǎn)換器5和ARM單片機(jī)6，所述硅光電池I與運(yùn)算放大器4相連接，運(yùn)算放大器4與模數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器5與ARM單片機(jī)6相連接，ARM單片機(jī)6與IXD顯示器7相連接。硅光電池I與余弦校正器配合感應(yīng)周圍的光照強(qiáng)度。運(yùn)算放大器4是型號為AD8605的運(yùn)算放大器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器5通過SPI接口與ARM單片機(jī)6相連接，從而將采集的數(shù)字信號傳送至ARM單片機(jī)6。硅光電池I輸出的微弱電流信號經(jīng)運(yùn)算放大器4轉(zhuǎn)換和放大后變成電壓信號，供模數(shù)轉(zhuǎn)換器5采集，最后ARM單片機(jī)6根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器5采集數(shù)字信號的值和運(yùn)算放大器4當(dāng)前的放大倍數(shù)計(jì)算實(shí)際的照度值，并將該照度值顯示在IXD顯示器7上。
[0017]ARM單片機(jī)6與模擬開關(guān)2相連接，模擬開關(guān)2上串聯(lián)有放大電阻3，模擬開關(guān)2和放大電阻3串聯(lián)連接后與運(yùn)算放大器4的反向輸入端及輸出端并聯(lián)連接。模擬開關(guān)2可以是型號為TS5A3359的模擬開關(guān)。運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)由放大電阻3決定，模擬開關(guān)2選擇放大電阻3的阻值。ARM單片機(jī)6的1引腳與模擬開關(guān)2相連接，從而實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)算放大器4的實(shí)際的放大倍數(shù)。
[0018]ARM單片機(jī)6自動(dòng)控制運(yùn)放放大增益的方式如下:對5V單電壓供電為的模數(shù)轉(zhuǎn)換器5來說，ARM單片機(jī)6控制運(yùn)算放大器4的輸出在IV?4V之間，既保證了模數(shù)轉(zhuǎn)換器5的采樣靈敏度又不會(huì)產(chǎn)生飽和失真。
[0019]工作過程:硅光電池I作為照度傳感器，采用極低偏置電流的運(yùn)算放大器4對硅光電池的輸出進(jìn)行1-V轉(zhuǎn)換和信號放大，使用低導(dǎo)通電阻的模擬開關(guān)2控制多個(gè)放大電阻3，使得放大倍數(shù)分段可控，運(yùn)算放大器4的電壓輸出信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器5變成數(shù)字信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器5的數(shù)字接口傳入ARM單片機(jī)6，ARM單片機(jī)6可根據(jù)采樣結(jié)果自動(dòng)控制模擬開關(guān)2以控制運(yùn)算放大器4的放大倍數(shù)。ARM單片機(jī)6控制利用IXD顯示器7顯示當(dāng)前測量照度值。
[0020]優(yōu)選地，ARM單片機(jī)6分別與輸入按鍵8、串口9相連接。輸入按鍵8包括記錄鍵、記錄輸出鍵和記錄清除鍵。記錄鍵的作用是按下后記錄檢測時(shí)刻和檢測時(shí)刻的照度值，并作為一條數(shù)據(jù)記錄利用ARM單片機(jī)6進(jìn)行存儲。記錄輸出鍵的作用是按下后即從串口 9向外輸出之前存儲的所有數(shù)據(jù)記錄，便于用戶進(jìn)一步的離線分析處理，典型應(yīng)用為用戶可使用一臺本實(shí)用新型進(jìn)行某燈具的多位置照度測量，以分析其配光曲線。記錄清除鍵的作用是按下后清除所有存儲的數(shù)據(jù)記錄。特別地，可以通過ARM單片機(jī)6配置記錄鍵按下后延時(shí)一定時(shí)間進(jìn)行照度檢測和數(shù)據(jù)記錄，用戶可通過串口 9配置延時(shí)的時(shí)間。其顯著優(yōu)點(diǎn)是用戶可以在按下記錄鍵后適當(dāng)遠(yuǎn)離測量部位，避免因?yàn)闇y量人員的遮擋、反射對照度測量造成誤差。[0021 ] ARM單片機(jī)6提供串口 9作為對外的輸入和輸出與PC機(jī)連接，通過通用串口軟件或定制串口軟件便于用戶設(shè)置延時(shí)參數(shù)以及獲取之前測量保存的照度數(shù)據(jù)記錄。
[0022]優(yōu)選地，放大電阻3至少設(shè)有兩個(gè)阻值不同的電阻，放大電阻3間并聯(lián)連接。進(jìn)一步地，放大電阻3的數(shù)量設(shè)有3個(gè)，模擬開關(guān)2的檔位設(shè)有3個(gè)，放大電阻3分別與模擬開關(guān)2的3個(gè)檔位并聯(lián)連接。ARM單片機(jī)6通過控制模擬開關(guān)2接入的放大電阻3，從而控制制運(yùn)算放大器4的放大倍數(shù)。
[0023]進(jìn)一步地，放大電阻3包括第一放大電阻、第二放大電阻和第三放大電阻，每次只通過ARM單片機(jī)6控制選通一個(gè)放大電阻。放大電阻一具有最大的阻值(對應(yīng)最大的放大倍數(shù))，使得照度在50Lux左右時(shí)運(yùn)算放大器4的輸出為IV左右。第二放大電阻的阻值為第一放大電阻的I /4，對應(yīng)放大倍數(shù)為最大放大倍數(shù)的I /4。第三放大電阻為的阻值為第一放大電阻的I /16，對應(yīng)放大倍數(shù)為最大放大倍數(shù)的I /16。
[0024]優(yōu)選地，ARM單片機(jī)6中設(shè)有遲滯比較模塊，實(shí)現(xiàn)遲滯控制模擬開關(guān)的作用。例如，假定使用第一放大電阻，當(dāng)照度檢測達(dá)到4000LUX時(shí)，模式轉(zhuǎn)換器5的輸出已經(jīng)達(dá)到4V，此時(shí)ARM單片機(jī)6自動(dòng)切換為第二放大電阻。由于放大倍數(shù)縮減為1/4，則運(yùn)算放大器輸出變?yōu)镮V，如果照度下降導(dǎo)致運(yùn)算放大器4的輸出小于IV，此時(shí)，遲滯比較模塊工作，ARM單片機(jī)6并不會(huì)立刻將放大電阻切換為第一放大電阻，而是等到電壓下降到0.8V再切換，這樣就避免了照度在4000LUX波動(dòng)時(shí)反復(fù)切換模擬開關(guān)2引入不必要的噪聲。
[0025]特別地，如果增加放大電阻的個(gè)數(shù)，并且相應(yīng)提高模擬開關(guān)2的檔位數(shù)，還可以方便的擴(kuò)展整個(gè)裝置的量程，擴(kuò)展性好。
[0026]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種照度測量模塊，其特征在于:包括硅光電池(I)、運(yùn)算放大器(4)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)和ARM單片機(jī)(6)，所述硅光電池(I)與運(yùn)算放大器(4)相連接，運(yùn)算放大器(4)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)相連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)與ARM單片機(jī)(6)相連接，ARM單片機(jī)(6)與LCD顯示器(7)相連接；所述ARM單片機(jī)(6)與模擬開關(guān)(2)相連接，模擬開關(guān)(2)上串聯(lián)有放大電阻(3)，模擬開關(guān)(2)和放大電阻(3)串聯(lián)連接后與運(yùn)算放大器(4)的反向輸入端及輸出端并聯(lián)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照度測量模塊，其特征在于，所述ARM單片機(jī)(6)分別與輸入按鍵(8)、串口(9)相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照度測量模塊，其特征在于，所述輸入按鍵(8)包括記錄鍵、記錄輸出鍵和記錄清除鍵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照度測量模塊，其特征在于，所述放大電阻(3)至少設(shè)有兩個(gè)阻值不同的放大電阻，放大電阻(3)與各自模擬開關(guān)串聯(lián)后并聯(lián)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照度測量模塊，其特征在于，所述放大電阻(3)的數(shù)量設(shè)有3個(gè)，模擬開關(guān)(2)的檔位設(shè)有3個(gè)，放大電阻(3)分別與模擬開關(guān)(2)的3個(gè)檔位串聯(lián)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照度測量模塊，其特征在于，所述放大電阻(3)包括第一放大電阻、第二放大電阻和第三放大電阻，第二放大電阻的阻值為第一放大電阻的1/4，第三放大電阻為的阻值為第一放大電阻的I /16。
【文檔編號】G01J1/00GK205593648SQ201620355892
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】朱明甫, 劉大鵬, 趙中堂, 田西杰, 付瑞敏, 馬傳琦, 劉尚鑫, 趙文俊
【申請人】鶴壁國立光電科技股份有限公司