基于光敏電阻的簡易照度計(jì)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及測量光度、亮度的儀器儀表，具體為基于光敏電阻的簡易照度計(jì)，包括光敏電阻信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、微處理器和顯示器；第一光敏電阻Rp1、電阻R和第二光敏電阻R p2依次串聯(lián)且連接在直流電源和地之間，儀表放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接在電阻R的兩端，參考電壓端VREF通過第一電阻R1和直流電源連接，還通過第二電阻R2接地，儀表放大器的輸出端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出端和微處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。本實(shí)用新型提供了一種基于光敏電阻的簡易照度計(jì)，在使測量結(jié)果具有較好準(zhǔn)確度的同時，大大減小電路構(gòu)成的復(fù)雜度，做到低成本小體積，方便后續(xù)的維護(hù)使用。
【專利說明】
基于光敏電阻的簡易照度計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及測量光度、亮度的儀器儀表，具體為基于光敏電阻的簡易照度計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 照度計(jì)是一種?？跍y量光度、亮度的儀器儀表，所測量的光照強(qiáng)度（照度)是物體 被照明的程度，也即物體表面所得到的光通量與被照面積之比。在照度計(jì)的設(shè)計(jì)與使用中， 光檢測器是十分關(guān)鍵的，而目前市售的光檢測器成本偏高且體積較大。光檢測器的敏感元 件通常為娃光電池，為使得娃光電池的光譜響應(yīng)與人眼相一致，需要特殊的濾光片對入射 光進(jìn)行修正與余弦修正，W達(dá)到光學(xué)度的測量要求。運(yùn)就使得照度計(jì)的設(shè)計(jì)和構(gòu)成復(fù)雜，體 積較大，且可靠性不高，出現(xiàn)問題后排查困難。對于簡易照度計(jì)的設(shè)計(jì)，雖然已有諸多的討 論和方法，但運(yùn)些有的是直接基于數(shù)字照度傳感器模塊，體積和電路構(gòu)成的復(fù)雜度上也均 不理想。迄今為止，所有的簡易照度計(jì)的設(shè)計(jì)均未設(shè)及光敏電阻和AD623儀表放大器的結(jié)合 使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的簡易照度計(jì)體積龐大和電路構(gòu)成復(fù)雜的問題，提供了 基于光敏電阻的簡易照度計(jì)。
[0004] 本實(shí)用新型是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：基于光敏電阻的簡易照度計(jì)，包括光 敏電阻信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、微處理器和顯示器;光敏電阻信號放大電路包括第 一光敏電阻Rpi、電阻R、第二光敏電阻Rp2和儀表放大器，第一光敏電阻Rpi、電阻R和第二光敏 電阻Rp2依次串聯(lián)且連接在直流電源和地之間，儀表放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接 在電阻R的兩端，儀表放大器的電源端和直流電源連接，參考電壓端Vref通過第一電阻Rl和 直流電源連接，還通過第二電阻R2接地，儀表放大器的輸出端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端連 接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出端和微處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。
[0005] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光敏電阻信號放大電路中采用兩只同點(diǎn)取光的光敏電阻與電 阻R串聯(lián)，使輸出的光電信號達(dá)到較好的線性度，使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC對光敏電阻信號放大 電路輸出信號化進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后由微處理器采集處理并通過顯示模塊顯示光照值。
[0006] 本實(shí)用新型針對目前市售照度計(jì)的體積較大、電路構(gòu)成復(fù)雜、成本高昂等不足，提 供一種基于光敏電阻的簡易照度計(jì)的設(shè)計(jì)方法，在使測量結(jié)果具有較好準(zhǔn)確度的同時，大 大減小電路構(gòu)成的復(fù)雜度，做到低成本小體積，方便后續(xù)的維護(hù)使用。
【附圖說明】

[0007] 圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
[000引圖2為光敏電阻信號放大電路的電路原理圖。
[0009] 圖3為電阻R兩端電壓與光照強(qiáng)度E的相關(guān)系數(shù)分析圖。
[0010] 圖4為本實(shí)用新型的誤差曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 基于光敏電阻的簡易照度計(jì)，包括光敏電阻信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、微處 理器和顯示器;光敏電阻信號放大電路包括第一光敏電阻Rpi、電阻R、第二光敏電阻Rp2和型 號為AD623的儀表放大器，第一光敏電阻Rpi、電阻R和第二光敏電阻Rp2依次串聯(lián)且連接在直 流電源VCC和地之間，儀表放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接在電阻R的兩端，儀表放 大器的正Vs端和直流電源VCC連接，參考電壓端Vref通過第一電阻Rl和直流電源VCC連接，還 通過第二電阻R2接地，儀表放大器的正Rg端通過電阻Rg和負(fù)Rg端連接，儀表放大器的負(fù)Vs端 接地，儀表放大器的輸出端輸出信號化且和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 的輸出端和微處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。
[0012] 將光敏電阻信號放大電路的信號采集端設(shè)計(jì)為雙光敏電阻同點(diǎn)采光，電阻R兩端 電壓信號作為儀表放大器AD623的輸入信號，通過對光敏電阻的光照特性的測量，可得光敏 電阻的阻值化與光照強(qiáng)度E之間滿足如下關(guān)系：
[OOU]化= 28XE-°'459[kQ] (1)，
[0014] 當(dāng)R選10〇時瓜與1?之間有:1?。〉〉1? (2)。
[0015] 經(jīng)實(shí)測，電阻R兩端的電壓Uo與光照強(qiáng)度E之間有如下關(guān)系曲線，用化igin對其進(jìn) 行分段線性擬合，如圖3所示。
[0016] K為擬合曲線的斜率，擬合所得的關(guān)系如下：
[0017]
[001 引
[0019]
[0020] 由上可知，在大于3001X的光照強(qiáng)度范圍，電阻R兩端的電壓化與照度E成較好的線 性相關(guān)性。
[0021] 結(jié)合式(2)對圖2進(jìn)行分析，由電路原理可知，兩只光敏電阻與電阻R串聯(lián)，電阻R兩 端的電位始終近似地維持在直流電源VCC的一半，從而滿足了 AD623正常工作時對輸入信號 靜態(tài)電位的要求。
[0022] 在簡易照度計(jì)構(gòu)建完成后，對系統(tǒng)整體性能進(jìn)行測試，記錄并比較顯示器顯示的 照度Es和標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)測量的照度E。在具體測試時，光敏電阻信號放大電路和標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)放 置在暗箱內(nèi)，暗箱為測試提供一個密閉不透光的環(huán)境，暗箱內(nèi)設(shè)置LED燈帶，燈帶由可調(diào)光 源驅(qū)動器控制，并用于提供不同強(qiáng)度的平行光，標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)用于測量標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度。
[0023] 系統(tǒng)的絕對誤差e和相對誤差er如下式所示：
[0024]
(5)。
[0025] 將測量數(shù)據(jù)Es和E代入上式，可得e、er與E的關(guān)系如圖4所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于光敏電阻的簡易照度計(jì)，其特征在于包括光敏電阻信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC、微處理器和顯不器;光敏電阻信號放大電路包括第一光敏電阻Rpi、電阻R、第二光敏電 阻R p2和儀表放大器，第一光敏電阻Rpl、電阻R和第二光敏電阻R p2依次串聯(lián)且連接在直流電 源和地之間，儀表放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別連接在電阻R的兩端，儀表放大器的電 源端和直流電源連接，參考電壓端V REF通過第一電阻R1和直流電源連接，還通過第二電阻R2 接地，儀表放大器的輸出端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出端和微 處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。
【文檔編號】G01J1/44GK205719249SQ201620642092
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】翁健衎, 劉衛(wèi)玲, 常曉明
【申請人】翁健衎, 劉衛(wèi)玲, 常曉明