CN102749507B - 光源功率检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光源功率检测装置。控制模块分别与计时存储模块、保护模块、显示模块和检测调节模块连接,计时存储模块与检测调节模块连接;控制模块中单片机采用C8051F340芯片,计时存储模块中累计时间存储器采用24C256芯片,计时芯片采用DS1302芯片,保护模块包括继电器驱动三极管、保护二极管、继电器、蜂鸣器驱动三极管;显示模块包括液晶;检测调节模块中A/D转换芯片采用PCF8591芯片。本发明结构简单,按键少,操作简便;能实时检测光源电压、电流、功率大小,并显示累计消耗电能、最大消耗功率和最小消耗功率;能简便控制光源功率,精确控制光源发光功率;有助于进行精确控制光源功率的研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测装置,尤其是涉及一种光源功率检测装置。
背景技术
在各种光谱技术应用中,光源功率的控制一直是一个备受关注的话题。光源能否得到精确有效的控制会给后续结果带来不同程度的影响。因此能否精确地控制光源功率就显得十分有意义。光源在实际使用中的消耗功率往往不等于其额定功率,可在实际实验以及各种应用中,人们往往忽视了对光源功率的检测。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种光源功率检测装置。
本发明采用的技术方案如下:
本发明包括控制模块、计时存储模块、保护模块、显示模块和检测调节模块;控制模块分别与计时存储模块、保护模块、显示模块和检测调节模块相连接,计时存储模块与检测调节模块连接。
所述的控制模块包括单片机U9、晶振Y2、USB接口U8、复位按钮U13、显示切换按钮U12、电压减小按钮U11和电压增加按钮U10;单片机U9采用C8051F340芯片,单片机U9 分别与USB接口U8、晶振Y2连接,单片机U9分别与复位按钮U13、显示切换按钮U12、电压减小按钮U11和电压增加按钮U10连接。
所述的计时存储模块包括:实时时钟电路和累计时间存储器U2;累计时间存储器U2采用24C256芯片,累计时间存储器U2的5脚~7脚与控制模块中的单片机U9的连接;实时时钟电路包括计时芯片U1、晶振Y1、发光二极管D1、电阻R1和电池B1;计时芯片U1采用DS1302芯片,计时芯片U1与晶振Y1连接,1脚经电阻R1后接地,1脚与发光二极管D1阴极连接后再与第一工作电压VCC连接,5脚~7脚与控制模块中的单片机U9连接,8脚与电池B1连接后接地。
所述的保护模块包括:继电器驱动三极管Q1、保护二极管D2、继电器U14、蜂鸣器驱动三极管Q2、绿发光二极管D4、电阻R11、红发光二极管D3、电阻R12和电阻R10;继电器驱动三极管Q1集电极分别与继电器U14负极、保护二极管D2阳极连接后与第一工作电压VCC连接,基极与控制模块中的单片机U9连接;蜂鸣器驱动三极管Q2集电极与蜂鸣器B2连接后与绿发光二极管D4阳极连接,蜂鸣器驱动三极管Q2集电极依次经电阻R11、红发光二极管D3阴极连接后与绿发光二极管D4阳极连接,绿发光二极管D4阳极与第一工作电压VCC连接,基极经电阻R10与控制模块中的单片机U9连接,绿发光二极管D4阴极经电阻R12与控制模块中的单片机U9连接。
所述的显示模块包括:液晶U15和电阻R13;液晶U15的3脚经电阻R13后接地,液晶U15的4~14脚分别与控制模块中的U9连接。
所述的检测调节模块包括:A/D转换芯片U4、放大器U5、放大器U6、放大器U7、开关电源U3、光源L1、电阻R8、电阻R4、电阻R6、电阻R3、电阻R5和外置精密电位器R2;A/D转换芯片U4采用PCF8591芯片,A/D转换芯片U4的3脚与所述计时芯片U1的8脚连接,9脚、10脚分别与控制模块中的单片机U9连接,1脚、2脚分别与放大器U5输出端、放大器U6输出端连接,放大器U5反相输入端与放大器U5输出端连接,放大器U6反相输入端与放大器U6输出端连接,放大器U6同相输入端与放大器U7输出端连接,放大器U7输出端经电阻R5与放大器U7反相输入端连接,放大器U7反相输入端经电阻R7接地,放大器U5同相输入端经电阻R3后与开关电源U3的负极输出端连接;放大器U5同相输入端、放大器U7同相输入端分别经电阻R4、电阻R6连接后再分别经光源L1、电阻R8与开关电源U3的负极输出端、正极输出端连接,开关电源U3的电压输入端与第二工作电压V相连接。
本发明具有的有益效果是:
本发明利用开关电源与外置精密电位器对电压进行精确控制,结构简单,按键少,操作简便。能实时检测光源电压、电流、功率大小,并且显示累计消耗电能、最大消耗功率和最小消耗功率。通过以上发明可以非常简便地控制光源功率,从而精确地控制光源发光功率。本发明有助于进行精确控制光源功率的研究。
附图说明
图1是本发明的模块组成结构框图。
图2是本发明的电路图。
图中:1、控制模块,2、计时存储模块,3、保护模块,4、显示模块,5、检测调节模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示,本发明包括控制模块1、计时存储模块2、保护模块3、显示模块4和检测调节模块5;控制模块1分别与计时存储模块2、保护模块3、显示模块4和检测调节模块5相连接,计时存储模块2与检测调节模块5连接。
如图2所示,控制模块1包括:单片机U9、晶振Y2、电容C4、电容C3、USB接口U8、复位按钮U13、显示切换按钮U12、电压减小按钮U11和电压增加按钮U10;单片机U9采用C8051F340芯片,单片机U9的47脚、48脚之间并联晶振Y2后分别通过电容C4、电容C3接地,10脚、12脚与第一工作电压VCC相连接,7脚接地,8脚、9脚分别与USB接口U8数据通讯端的正极、负极,13脚、23脚、24脚和25脚分别与复位按钮U13、显示切换按钮U12、电压减小按钮U11和电压增加按钮U10连接后再与第一工作电压VCC连接。
如图2所示,计时存储模块2包括:实时时钟电路和累计时间存储器U2;实时时钟电路包括计时芯片U1、晶振Y1、电容C1、电容C2、发光二极管D1和电池B1;计时芯片U1采用DS1302芯片,计时芯片U1的2脚、3脚之间并联晶振Y1后分别通过电容C1、电容C2接地,4脚接地,1脚经电阻R1后接地,1脚与发光二极管D1阴极连接,发光二极管D1阳极与第一工作电压VCC连接,5脚、6脚、7脚分别与单片机U9的31脚、32脚、33脚连接,8脚与电池B1连接后接地;累计时间存储器U2采用24C256芯片,累计时间存储器U2的1~4脚接地,8脚与第一工作电压VCC连接,5脚、6脚、7脚分别与单片机U9的28脚、29脚、30脚连接。
如图2所示,保护模块3包括:继电器驱动三极管Q1、保护二极管D2、继电器U14、蜂鸣器驱动三极管Q2、蜂鸣器B2、绿发光二极管D4、电阻R11、红发光二极管D3、电阻R12和电阻R10;继电器驱动三极管Q1集电极分别与继电器U14负极、保护二极管D2阳极连接后与第一工作电压VCC连接,发射极接地,基极与单片机U9的4脚连接;蜂鸣器驱动三极管Q2集电极与蜂鸣器B2连接后与绿发光二极管D4阳极连接,蜂鸣器驱动三极管Q2集电极依次经电阻R11、红发光二极管D3阴极连接后与绿发光二极管D4阳极连接,绿发光二极管D4阳极与第一工作电压VCC连接,发射极接地,基极经电阻R10与单片机U9的3脚连接,绿发光二极管D4阴极经电阻R12与单片机U9的2脚连接。
如图2所示,显示模块4包括:液晶U15和电阻R13;液晶U15的1脚和16脚接地,3脚经电阻R13后接地,2脚和15脚均与第一工作电压VCC连接,4~14脚分别与单片机U9的41脚、40脚、39脚、22~15脚连接。
如图2所示,检测调节模块5包括:A/D转换芯片U4、放大器U5、放大器U6、放大器U7、开关电源U3、光源L1、电阻R8、电阻R4、电阻R6、电阻R3、电阻R5和外置精密电位器R2;A/D转换芯片U4采用PCF8591芯片,放大器U5、放大器U6、放大器U7均为四通道运算放大器LM324的一个通道,A/D转换芯片U4的5~8脚和11~13脚接地,14脚和16脚与第一工作电压VCC连接,3脚与计时芯片U1的8脚连接,9脚、10脚分别与单片机U9的6脚、5脚连接,1脚、2脚分别与放大器U5输出端、放大器U6输出端连接,放大器U5反相输入端与放大器U5输出端连接,放大器U6反相输入端与放大器U6输出端连接,放大器U6同相输入端与放大器U7输出端连接,放大器U7输出端经电阻R5与放大器U7反相输入端连接,放大器U7反相输入端经电阻R7接地,放大器U5同相输入端经电阻R3后与开关电源U3的负极输出端连接;放大器U5同相输入端、放大器U7同相输入端分别经电阻R4、电阻R6连接后再分别经光源L1、电阻R8与开关电源U3的负极输出端、正极输出端连接,电阻R8和电源U3的正极输出端之间串联有开关S1,开关电源U3的电压输入端与第二工作电压V相连接,开关电源U3的接地端接地,用外置精密电位器R2替代开关电源U3中自带的微调电位器。
如图2所示,显示切换按钮U12能对液晶U15上显示的内容进行切换,显示内容包括:当前时间、累计使用时间、光源允许电压、光源电流大小,电压大小、功率值、累计消耗电能、最小消耗功率与最大消耗功率。每次光源L1使用完之后会将本次使用时间和累计时间相加作为新的累计时间。复位按钮U13能让计时存储器会重新计时,且将累计损耗电能清零。电压增加按钮U10与电压减小按钮U11能改变最大允许电压的大小。
发光二极管D1用于指示光源工作状态,发光二极管D1亮表示光源L1正处于工作状态,发光二极管D1暗表示光源L1没有工作。并且发光二极管D1亮时,第一工作电压VCC为计时芯片U1提供电能。电池B1用于在光源L1不工作时为计时芯片U1的连续运行提供电能。电阻R1对发光二极管D1起保护作用。
继电器驱动三极管Q1用于驱动继电器U14。保护二极管D2用于保护继电器U14。红发光二极管D3与蜂鸣器B2一起用于指示光源L1处于不佳的使用时间段。绿发光二极管D4用于指示光源L1处于正常的使用时间段。
电阻R12、电阻R9和电阻R10均起着保护单片机U9的作用。
A/D转换芯片U4的1脚、2脚、3脚分别用于光源L1的电流大小检测、电压大小检测、电池B1电压大小检测。放大器U5、放大器U6用于避免A/D转换芯片直接连入电路造成电压检测的不准确。电阻R3、电阻R4起分压作用,避免输入放大器U5的电压过大超过A/D转换芯片所允许的最大值。放大器U7对其同向输入端的电压起放大作用,电阻R5、R7是起放大作用的电阻。外置精密电位器R2用于调节开关电源U3的输出电压大小。
本发明实施工作过程如下,以对额定功率为25W,额定电压为12V节能灯进行功率控制为例。
1)按照原理图要求安装好电路;
2)按电压减小按钮U11和电压增加按钮U10,对最大允许电压大小进行调节,此具体情况下预先设定最大允许电压为12V;
3)闭合电源开关。如果光源L1两端实际电压值大于12V,继电器U14动作,光源开关S1重新断开。然后通过调节外置精密电位器R2得到适当的开关电源电压输出值,再次闭合电源开关S1;
4)光源L1工作,发光二极管D1发光;
5)单片机U9从累计时间存储器U2得到累计使用时间、累计消耗电能值;
6)按下显示切换按钮U12,能对液晶U15的内容进行切换。显示内容包括:当前时间、累计使用时间、光源允许电压、光源L1电流大小,电压大小、电池B1电压大小、功率值、累计消耗电能、最小消耗功率与最大消耗功率;
7)如果不需要累计消耗电能或需要重新对累计消耗电能进行计算,按下复位按钮即可;
8)使用完毕,切断电源。每次电源切断之后,单片机U9都会将本次使用时间和累计使用时间相加作为新的累计时间,将本次使用电能和累计消耗电能相加作为新的累计消耗电能,分别将数据传至累计时间存储器U2。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光源功率检测装置,其特征在于:包括控制模块(1)、计时存储模块(2)、保护模块(3)、显示模块(4)和检测调节模块(5);控制模块(1)分别与计时存储模块(2)、保护模块(3)、显示模块(4)和检测调节模块(5)相连接,计时存储模块(2)与检测调节模块(5)连接;
所述的检测调节模块(5)包括A/D转换芯片U4、放大器U5、放大器U6、放大器U7、开关电源U3、光源L1、电阻R8、电阻R4、电阻R6、电阻R3、电阻R5和外置精密电位器R2;A/D转换芯片U4采用PCF8591芯片,A/D转换芯片U4的3脚与所述计时存储模块(2)的计时芯片U1的8脚连接,9脚、10脚分别与控制模块中的单片机U9连接,1脚连接放大器U5输出端,2脚连接放大器U6输出端,放大器U5反相输入端与放大器U5输出端连接,放大器U6反相输入端与放大器U6输出端连接,放大器U6同相输入端与放大器U7输出端连接,放大器U7输出端经电阻R5与放大器U7反相输入端连接,放大器U7反相输入端经电阻R7接地,放大器U5同相输入端经电阻R3后与开关电源U3的负极输出端连接;放大器U5同相输入端连接电阻R4、放大器U7同相输入端连接电阻R6后再分别经光源L1、电阻R8与开关电源U3的负极输出端、正极输出端连接,开关电源U3的电压输入端与第二工作电压V相连接。
2.根据权利要求1所述的一种光源功率检测装置,其特征在于:所述的控制模块(1)包括单片机U9、晶振Y2、USB接口U8、复位按钮U13、显示切换按钮U12、电压减小按钮U11和电压增加按钮U10;单片机U9采用C8051F340芯片,单片机U9 分别与USB接口U8、晶振Y2连接,单片机U9分别与复位按钮U13、显示切换按钮U12、电压减小按钮U11和电压增加按钮U10连接。
3.根据权利要求1所述的一种光源功率检测装置,其特征在于:所述的计时存储模块(2)包括实时时钟电路和累计时间存储器U2;累计时间存储器U2采用24C256芯片,累计时间存储器U2的5脚~7脚与控制模块中的单片机U9的连接;实时时钟电路包括计时芯片U1、晶振Y1、发光二极管D1、电阻R1和电池B1;计时芯片U1采用DS1302芯片,计时芯片U1与晶振Y1连接,1脚经电阻R1后接地,1脚与发光二极管D1阴极连接后再与第一工作电压VCC连接,5脚~7脚与控制模块中的单片机U9连接,8脚与电池B1连接后接地。
4.根据权利要求1所述的一种光源功率检测装置,其特征在于:所述的保护模块(3)包括继电器驱动三极管Q1、保护二极管D2、继电器U14、蜂鸣器驱动三极管Q2、绿发光二极管D4、电阻R11、红发光二极管D3、电阻R12和电阻R10;继电器驱动三极管Q1集电极分别与继电器U14负极、保护二极管D2阳极连接后与第一工作电压VCC连接,基极与控制模块中的单片机U9连接;蜂鸣器驱动三极管Q2集电极与蜂鸣器B2连接后与绿发光二极管D4阳极连接,蜂鸣器驱动三极管Q2集电极依次经电阻R11、红发光二极管D3阴极连接后与绿发光二极管D4阳极连接,绿发光二极管D4阳极与第一工作电压VCC连接,基极经电阻R10与控制模块中的单片机U9连接,绿发光二极管D4阴极经电阻R12与控制模块中的单片机U9连接。
5.根据权利要求1所述的一种光源功率检测装置,其特征在于:所述的显示模块(4)包括液晶U15和电阻R13;液晶U15的3脚经电阻R13后接地,液晶U15的4~14脚分别与控制模块中的U9连接。
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