CN202757994U

CN202757994U - 一种光源功率检测装置

Info

Publication number: CN202757994U
Application number: CN 201220363279
Authority: CN
Inventors: 叶尊忠; 徐文道; 应义斌; 王剑平
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-07-25

Abstract

本实用新型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。本实用新型结构简单，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

一种光源功率检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，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，本实用新型的目的在于提供一种光源功率检测装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型包括控制模块、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。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型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。本实用新型有助于进行精确控制光源功率的研究。

附图说明

图1是本实用新型的模块组成结构框图。

图2是本实用新型的电路图。

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实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型包括控制模块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。

本实用新型实施工作过程如下，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实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims

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。

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。

6.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。