CN108919144A - 一种led光输出信号实时监测系统 - Google Patents

Abstract

一种LED光输出信号实时监测系统包括LED发光二极管、电源以及将实时感应的LED发光二极管的光输出信号转化为电压信号的光电传感器，所述光电传感器连接控制器的信号输入端，所述控制器用于将所述光电传感器输出的电压信号进行放大、滤波、基准电压比较、运算后输出运算电压值，所述控制器的信号输出端连接单片机，所述单片机用于采集并换算处理所述运算电压值，向显示屏输出LED实时光输出值。本发明所提供的LED光输出信号实时监测系统通过观察显示屏实时显示的LED光输出值，确保在LED光源的光输出值低于设定阈值时，及时将出现光衰的LED光源更换，实时检测并显示LED光源的光输出值的方案，显微镜调试更直观化。

Description

一种LED光输出信号实时监测系统

技术领域

本发明涉及LED光输出检测技术领域，尤其涉及一种应用于显微镜中的LED光源的光输出信号实时监测系统。

背景技术

发光二极管 (LED，Light Emitting Diode) 灯以不含有毒物质、环保、寿命长、光电效率高等优势，在照明领域得到了越来越广泛的应用。例如，应用于显微镜光源技术领域，显微镜以卤素灯为主的光路辅助灯，将逐步由LED光源替换，随着显微镜使用时长，LED光源会慢慢衰减，当LED光输出低于某个阈值时，将影响显微镜样本观察效果，就要及时更换LED光源。目前靠人为根据样本观察效果来推断LED低于设定的阈值，确定更换LED光源。这种人为的推断易错过LED光源更换最佳时间，从而导致不能及时将出现光衰情况的LED光源更换，影响显微镜的使用效果，浪费调试时间及成本。

发明内容

与现有的人为根据样本观察效果来推断LED光输出低于设定的阈值技术方案不同，本发明针对上述现有技术的不足而提供一种LED光输出信号实时监测系统，解决了实时监测显微镜中LED光源的光输出值，通过显示屏实时显示LED光源的光输出值的技术问题。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

本发明提供一种LED光输出信号实时监测系统，包括LED发光二极管、为所述LED发光二极管提供恒定电流的电源以及将实时感应的LED发光二极管的光输出信号转化为电压信号的光电传感器，所述光电传感器连接控制器的信号输入端，所述控制器用于将所述光电传感器输出的电压信号进行放大、滤波、基准电压比较、运算后输出运算电压值，所述控制器的信号输出端连接单片机，所述单片机用于采集并换算处理所述运算电压值，向显示屏输出LED实时光输出值。

进一步，所述LED发光二极管与所述光电传感器在密闭的空间内。

进一步，所述控制器设有信号放大电路、滤波电路以及比较电路，分别用于将所述光电传感器输出的电压信号进行放大、滤波以及比较运算。

进一步，所述比较电路用于将滤波后的电压信号与基准电压信号比较，输出稳定的运算电压值。

进一步，所述信号放大电路包括三极管、第一上拉电阻、第二上拉电阻、第三上拉电阻以及第一电容，所述三极管的基极连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别电连接所述第一上拉电阻的一端以及所述光电传感器的一端，所述光电传感器的另一端连接三极管的发射极，三极管的发射极接地，三极管的基极还连接第二上拉电阻的一端，三极管的集电极连接第三上拉电阻的一端；所述第三上拉电阻的另一端与所述第一上拉电阻的另一端、所述第二上拉电阻另一端以及电源电连接。

进一步，所述滤波电路为RC滤波电路，包括第二电容与第四电阻，第二电容的一端接电源，第二电容的另一端接地，所述三极管的发射极还连接所述第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接第三电容的一端，第三电容的另一端连接三极管的集电极。

进一步，所述比较电路包括比较器、第五上拉电阻以及第六可调电阻，比较器的正向输入端连接第三电容与第四电阻的连接端，比较器的反向输入端连接第五上拉电阻，并连接第六可调电阻的一端，第六可调电阻的另一端连接三极管的发射极，所述比较器的输出端连接单片机的数据采集正极端，数据采集负极端接地，单片机的数据采集正极端与数据采集负极端之间串接有第七电阻和发光二极管。

本发明的有益效果在于：

本发明所提供的LED光输出信号实时监测系统通过设置光电传感器、控制器、单片机的电路连接结构实现了实时监测显微镜中LED光源的光输出值，并通过显示屏将LED光源的光输出值进行实时显示，通过观察显示屏实时显示的LED光输出值，确保在LED光源的光输出值低于设定阈值时，及时将出现光衰的LED光源更换，避免影响显微镜的使用效果，并且，实时检测并显示LED光源的光输出值的方案，显微镜调试更直观化，节约调试时间和成本。

附图说明

图1是本发明LED光输出信号实时监测系统的结构示意图；

图2是本发明LED光输出信号实时监测系统的电路原理图。

附图中，1-电源；2-LED发光二极管；3-光电传感器；4-控制器；41-信号放大电路；42-滤波电路；43-比较电路；5-单片机；6-显示屏；Q1-三极管；C1-第一电容；R1-第一上拉电阻；R2-第二上拉电阻；R3-第三上拉电阻；C2-第二电容；R4-第四电阻；R5-第五上拉电阻；R6-第六可调电阻；UA-比较器；5-单片机；R7-第七电阻；D1-发光二极管。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1所示，本实施例提供一种LED光输出信号实时监测系统，包括LED发光二极管2、为所述LED发光二极管2提供恒定电流的电源1和将实时感应的LED发光二极管2的光输出信号转化为电压信号的光电传感器MK3，所述光电传感器3连接控制器4的信号输入端，所述控制器4用于将所述光电传感器3输出的电压信号进行放大、滤波、比较运算后输出运算电压值，所述控制器4的信号输出端连接单片机5，所述单片机5用于采集并换算处理所述运算电压值，向显示屏6输出LED实时光输出值。

如图1所示， LED发光二极管2与光电传感器3在一个密闭的空间S里，使得光电传感器3对LED发光二极管2出光感应灵敏度高，不受外界的影响，可实时感应LED发光二极管2出光。

在本实施例中，所述控制器4设有信号放大电路41、滤波电路42和比较电路43，分别用于将所述光电传感器3输出的电压信号进行放大、滤波和比较运算。其中，所述比较电路43用于将滤波后的电压信号与基准电压信号比较，输出稳定的运算电压值。

如图2所示，所述信号放大电路41包括三极管Q1、第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2、第三上拉电阻R3以及第一电容C1，所述三极管Q1的基极连接第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端分别电连接所述第一上拉电阻R1的一端以及所述光电传感器3的一端，所述光电传感器3的另一端连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极还连接第二上拉电阻R2的一端，三极管Q1的集电极连接第三上拉电阻R3的一端；所述第三上拉电阻R3的另一端与所述第一上拉电阻R1的另一端、所述第二上拉电阻R2另一端以及电源电连接。

如图2所示，所述滤波电路42为RC滤波电路，包括第二电容C2以及第四电阻R4，第二电容C2的一端接电源，第二电容C2的另一端接地，所述三极管Q1的发射极还连接所述第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端连接三极管Q1的集电极。

如图2所示，所述比较电路43包括比较器UA、第五上拉电阻R5以及第六可调电阻R6，比较器UA的正向输入端连接第三电容C3与第四电阻R4的连接端，比较器的反向输入端连接第五上拉电阻R5，并连接第六可调电阻R6的一端，第六可调电阻R6的另一端连接三极管Q1的发射极，所述比较器UA的输出端连接单片机5的数据采集正极端，数据采集负极端接地，单片机5的数据采集正极端与数据采集负极端之间串接有第七电阻R7和发光二极管D1。

在本实施例中，比较器UA优选的型号为LM358，内部包括两个独立的、高增益的、内部频率补偿的运放，具有高增益、失调电压影响小的优点。

本实施例提供的LED光输出信号实时监测系统的工作过程为：光电传感器3将实时感应的LED发光二极管2的光输出信号转化为电压信号，通过控制器4中的信号放大电路41将光电传感器3输出的电压信号放大，再通过滤波电路42进行RC滤波，以提升小电压在电路的损耗，降低系统的测试误差，放大滤波后的电压信号输入给比较电路43的比较器UA，通过比较电路43将放大、滤波后的电压信号与基准电压值比较，比较器UA输出运算电压值，单片机5采集比较器UA输出的运算电压值，再将采集的运算电压值与LED光源初始电压、光输出值进行数据换算处理，利用显示屏显示出LED实时光输出值。

举例来说，LED发光二极管2的光输出信号具有初始光输出值，初始光输出值是通过专用设备检测的标准初始值，例如为100 lm（光通量单位：流明），初始光输出值经光电传感器3转化为电压信号、电压信号经信号放大电路41放大、滤波电路42滤波后经过比较电路43与基准电压值比较输出的运算电压值为10V。

单片机5程序内设定LED光输出标准初始值100 lm，并对应采集的运算电压值10V，经过单片机5内数据处理，传输到显示屏6显示的LED实时光输出值为100 lm；

当LED初始光输出信号发生变化，光电传感器3采集初始光输出值，转换后的电压值也发生变化，通过放大、滤波，比较器比较输出的运算电压值也会发生变化，这时单片机5采集的运算电压值会与标准初始光输出值对应的运算电压值10V比较，并经过单片机5数据换算与内部数据特殊处理，输出一个在初始光输出值100 lm 上下浮动的实时光输出值，例如105 lm或者95 lm的光输出值，并且将实时光输出值传输到显示屏上显示出来。这样，确保在LED光源的光输出值低于设定阈值时，及时将出现光衰情况的LED光源更换，避免影响显微镜的使用效果，还可节约调试时间和成本。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LED光输出信号实时监测系统，包括LED发光二极管、为所述LED发光二极管提供恒定电流的电源以及将实时感应的LED发光二极管的光输出信号转化为电压信号的光电传感器，其特征在于：所述光电传感器连接控制器的信号输入端，所述控制器用于将所述光电传感器输出的电压信号进行放大、滤波、基准电压比较、运算后输出运算电压值，所述控制器的信号输出端连接单片机，所述单片机用于采集并换算处理所述运算电压值，向显示屏输出LED实时光输出值。

2.根据权利要求1所述的LED光输出信号实时监测系统，其特征在于：所述LED发光二极管与所述光电传感器在密闭的空间内。

3.根据权利要求1所述的LED光输出信号实时监测系统，其特征在于：所述控制器设有信号放大电路、滤波电路以及比较电路，分别用于将所述光电传感器输出的电压信号进行放大、滤波以及比较运算。

4.根据权利要求3所述的LED光输出信号实时监测系统，其特征在于：所述比较电路用于将滤波后的电压信号与基准电压信号比较，输出稳定的运算电压值。

5.根据权利要求3所述的LED光输出信号实时监测系统，其特征在于：所述信号放大电路包括三极管、第一上拉电阻、第二上拉电阻、第三上拉电阻以及第一电容，所述三极管的基极连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别电连接所述第一上拉电阻的一端以及所述光电传感器的一端，所述光电传感器的另一端连接三极管的发射极，三极管的发射极接地，三极管的基极还连接第二上拉电阻的一端，三极管的集电极连接第三上拉电阻的一端；所述第三上拉电阻的另一端与所述第一上拉电阻的另一端、所述第二上拉电阻另一端以及电源电连接。

6.根据权利要求4所述的LED光输出信号实时监测系统，其特征在于：所述滤波电路为RC滤波电路，包括第二电容与第四电阻，第二电容的一端接电源，第二电容的另一端接地，所述三极管的发射极还连接所述第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接第三电容的一端，第三电容的另一端连接三极管的集电极。

7.根据权利要求5所述的LED光输出信号实时监测系统，其特征在于：所述比较电路包括比较器、第五上拉电阻以及第六可调电阻，比较器的正向输入端连接第三电容与第四电阻的连接端，比较器的反向输入端连接第五上拉电阻，并连接第六可调电阻的一端，第六可调电阻的另一端连接三极管的发射极，所述比较器的输出端连接单片机的数据采集正极端，数据采集负极端接地，单片机的数据采集正极端与数据采集负极端之间串接有第七电阻和发光二极管。