CN205593648U - 一种照度测量模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种照度测量模块，包括硅光电池、运算放大器、模数转换器和ARM单片机，所述硅光电池与运算放大器相连接，运算放大器与模数转换器相连接，模数转换器与ARM单片机相连接，ARM单片机与LCD显示器相连接；所述ARM单片机与模拟开关相连接，模拟开关上串联有放大电阻，模拟开关和放大电阻串联连接后与运算放大器并联连接。本实用新型通过硅光电池测量照度值，通过ARM单片机分析照度值并利用模拟开关控制接入的放大电阻，从而控制放大器的放大倍数，实现照度的分段调控。本实用新型量程大、测量精度高、运行稳定，且操作灵活方便，扩展性良好。
Description
技术领域
本实用新型涉及照度测量的技术领域，具体涉及一种照度测量模块。
背景技术
照度与人们的生活有着密切的关系，家庭环境中，适当的照度可以较好的保证人的用眼卫生，减少了视疲劳。照度测量模块是一种专门测量光度、亮度的设备。
照度测量模块需要使用光电检测器件，常用的光电检测器件有光电二极管、光电三极管、光敏电阻、光敏电池等半导体器件。其中硅光电池是最理想的选择之一，它不需要外加电源就能直接把光能转换成电能，而且光电流和照度成线性关系，它的光谱灵敏度与人眼的灵敏度较为接近，且具有响应时间短、性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、转换效率高、耐高温等优点。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种照度测量模块，量程大、测量精度高、运行稳定，且操作灵活方便。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种照度测量模块，包括硅光电池、运算放大器、模数转换器和ARM单片机，所述硅光电池与运算放大器相连接，运算放大器与模数转换器相连接，模数转换器与ARM单片机相连接，ARM单片机与LCD显示器相连接；所述ARM单片机与模拟开关相连接，模拟开关上串联有放大电阻，模拟开关和放大电阻串联连接后与运算放大器的反向输入端及输出端并联连接。
进一步地，所述ARM单片机分别与输入按键、串口相连接。
进一步地，所述输入按键包括记录键、记录输出键和记录清除键。
进一步地，所述放大电阻至少设有两个阻值不同的放大电阻，放大电阻与各自模拟开关串联后并联连接。
进一步地，所述放大电阻的数量设有3个，模拟开关的档位设有3个，放大电阻分别与模拟开关的3个档位串联连接。
进一步地，所述放大电阻包括第一放大电阻、第二放大电阻和第三放大电阻，第二放大电阻的阻值为第一放大电阻的1/4，第三放大电阻为的阻值为第一放大电阻的1/16。
本实用新型的有益效果：通过硅光电池测量照度值，通过ARM单片机分析照度值并利用模拟开关控制接入的放大电阻，从而控制放大器的放大倍数，实现照度测量的分段调控。本实用新型量程大、测量精度高、运行稳定，且操作灵活方便，扩展性良好。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的原理框图。
其中，1为硅光电池，2为模拟开关，3为放大电阻，4为运算放大器，5为模数转换器，6为ARM单片机，7为LCD显示器，8为输入按键，9为串口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种照度测量模块，包括硅光电池1、运算放大器4、模数转换器5和ARM单片机6，所述硅光电池1与运算放大器4相连接，运算放大器4与模数转换器5相连接，模数转换器5与ARM单片机6相连接，ARM单片机6与LCD显示器7相连接。硅光电池1与余弦校正器配合感应周围的光照强度。运算放大器4是型号为AD8605的运算放大器。模数转换器5通过SPI接口与ARM单片机6相连接，从而将采集的数字信号传送至ARM单片机6。硅光电池1输出的微弱电流信号经运算放大器4转换和放大后变成电压信号，供模数转换器5采集，最后ARM单片机6根据模数转换器5采集数字信号的值和运算放大器4当前的放大倍数计算实际的照度值，并将该照度值显示在LCD显示器7上。
ARM单片机6与模拟开关2相连接，模拟开关2上串联有放大电阻3，模拟开关2和放大电阻3串联连接后与运算放大器4的反向输入端及输出端并联连接。模拟开关2可以是型号为TS5A3359的模拟开关。运算放大器的放大倍数由放大电阻3决定，模拟开关2选择放大电阻3的阻值。ARM单片机6的IO引脚与模拟开关2相连接，从而实现控制运算放大器4的实际的放大倍数。
ARM单片机6自动控制运放放大增益的方式如下：对5V单电压供电为的模数转换器5来说，ARM单片机6控制运算放大器4的输出在1V～4V之间，既保证了模数转换器5的采样灵敏度又不会产生饱和失真。
工作过程：硅光电池1作为照度传感器，采用极低偏置电流的运算放大器4对硅光电池的输出进行I-V转换和信号放大，使用低导通电阻的模拟开关2控制多个放大电阻3，使得放大倍数分段可控，运算放大器4的电压输出信号经模数转换器5变成数字信号，通过模数转换器5的数字接口传入ARM单片机6，ARM单片机6可根据采样结果自动控制模拟开关2以控制运算放大器4的放大倍数。ARM单片机6控制利用LCD显示器7显示当前测量照度值。
优选地，ARM单片机6分别与输入按键8、串口9相连接。输入按键8包括记录键、记录输出键和记录清除键。记录键的作用是按下后记录检测时刻和检测时刻的照度值，并作为一条数据记录利用ARM单片机6进行存储。记录输出键的作用是按下后即从串口9向外输出之前存储的所有数据记录，便于用户进一步的离线分析处理，典型应用为用户可使用一台本实用新型进行某灯具的多位置照度测量，以分析其配光曲线。记录清除键的作用是按下后清除所有存储的数据记录。特别地，可以通过ARM单片机6配置记录键按下后延时一定时间进行照度检测和数据记录，用户可通过串口9配置延时的时间。其显著优点是用户可以在按下记录键后适当远离测量部位，避免因为测量人员的遮挡、反射对照度测量造成误差。
ARM单片机6提供串口9作为对外的输入和输出与PC机连接，通过通用串口软件或定制串口软件便于用户设置延时参数以及获取之前测量保存的照度数据记录。
优选地，放大电阻3至少设有两个阻值不同的电阻，放大电阻3间并联连接。进一步地，放大电阻3的数量设有3个，模拟开关2的档位设有3个，放大电阻3分别与模拟开关2的3个档位并联连接。ARM单片机6通过控制模拟开关2接入的放大电阻3，从而控制制运算放大器4的放大倍数。
进一步地，放大电阻3包括第一放大电阻、第二放大电阻和第三放大电阻，每次只通过ARM单片机6控制选通一个放大电阻。放大电阻一具有最大的阻值（对应最大的放大倍数），使得照度在50Lux左右时运算放大器4的输出为1V左右。第二放大电阻的阻值为第一放大电阻的1/4，对应放大倍数为最大放大倍数的1/4。第三放大电阻为的阻值为第一放大电阻的1/16，对应放大倍数为最大放大倍数的1/16。
优选地，ARM单片机6中设有迟滞比较模块，实现迟滞控制模拟开关的作用。例如，假定使用第一放大电阻，当照度检测达到4000Lux时，模式转换器5的输出已经达到4V，此时ARM单片机6自动切换为第二放大电阻。由于放大倍数缩减为1/4，则运算放大器输出变为1V，如果照度下降导致运算放大器4的输出小于1V，此时，迟滞比较模块工作，ARM单片机6并不会立刻将放大电阻切换为第一放大电阻，而是等到电压下降到0.8V再切换，这样就避免了照度在4000Lux波动时反复切换模拟开关2引入不必要的噪声。
特别地，如果增加放大电阻的个数，并且相应提高模拟开关2的档位数，还可以方便的扩展整个装置的量程，扩展性好。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种照度测量模块，其特征在于：包括硅光电池（1）、运算放大器（4）、模数转换器（5）和ARM单片机（6），所述硅光电池（1）与运算放大器（4）相连接，运算放大器（4）与模数转换器（5）相连接，模数转换器（5）与ARM单片机（6）相连接，ARM单片机（6）与LCD显示器（7）相连接；所述ARM单片机（6）与模拟开关（2）相连接，模拟开关（2）上串联有放大电阻（3），模拟开关（2）和放大电阻（3）串联连接后与运算放大器（4）的反向输入端及输出端并联连接。
2.根据权利要求1所述的照度测量模块，其特征在于，所述ARM单片机（6）分别与输入按键（8）、串口（9）相连接。
3.根据权利要求1所述的照度测量模块，其特征在于，所述输入按键（8）包括记录键、记录输出键和记录清除键。
4.根据权利要求1所述的照度测量模块，其特征在于，所述放大电阻（3）至少设有两个阻值不同的放大电阻，放大电阻（3）与各自模拟开关串联后并联连接。
5.根据权利要求4所述的照度测量模块，其特征在于，所述放大电阻（3）的数量设有3个，模拟开关（2）的档位设有3个，放大电阻（3）分别与模拟开关（2）的3个档位串联连接。
6.根据权利要求5所述的照度测量模块，其特征在于，所述放大电阻（3）包括第一放大电阻、第二放大电阻和第三放大电阻，第二放大电阻的阻值为第一放大电阻的1/4，第三放大电阻为的阻值为第一放大电阻的1/16。
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Family Applications (1)
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2016
- 2016-04-26 CN CN201620355892.1U patent/CN205593648U/zh active Active
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