CN209356652U - 一种光强信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光强信号采集装置，包括导光模块和数据采集模块，其中导光模块将被测灯具的光强信号从电波暗室导出并传输给数据采集模块，数据采集模块包括依次电性连接的光电转化单元、采样信号调整单元及采集单元。该光强信号采集装置可以将被测灯具的光强信息以数据的形式采集出来，解决了人工监控方式会忽视掉持续时间较短的故障，也无法客观的给出被测灯具光强的测试数据的问题。

Description

一种光强信号采集装置

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件电磁兼容测试领域，特别涉及一种适用电磁兼容测试的光强信号采集装置。

背景技术

随着汽车产业的飞速发展，车载电器装备技术也有了长足的进步。特别是灯光类电器装备，基本实现了LED作为发光主体，并且将大电流驱动电路和逻辑控制芯片应用于其中。此外，由于车辆造型的多样化，使得车辆灯具随其外形变化，内部会使用多个PCB板分体工作的方式，若是分布设计不合理，极易耦合到外部场强干扰，造成车辆灯具显示不正常，或是失效。而且，车辆灯光技术使得灯具工作变得越来越智能化、灯光显示方式越来越多样化，由此也对车灯的电磁兼容性测试带来了巨大的挑战，与此同时，车辆灯具作为国家强制要求的安全件，对其正常工作状态具有严格的要求，电磁兼容测试等级要求最高。

在电磁兼容测试领域，需要测试人员通过监控摄像头观察被测灯具的工作状态是否正常，最终由测试人员给出是否出现异常的结论。这种通过人工监控的方式是目前各电磁兼容实验室普遍采用的方式，但由于长时间的工作，测试人员可能会忽视掉持续时间较短的故障，也无法客观的给出被测灯具光强的测试数据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光强信号采集装置，适用于灯具的电磁兼容测试，该光强信号采集装置可以将被测灯具的光强信息以数据的形式采集出来。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光强信号采集装置，配合用于灯具的电磁兼容测试，所述电磁兼容测试在电波暗室中进行，所述光强信号采集装置包括导光模块和数据采集模块，所述导光模块将被测灯具的光强信号从所述电波暗室导出并传输给所述数据采集模块，所述数据采集模块包括依次电性连接的光电转化单元、采样信号调整单元及采集单元，其中，

所述光电转化单元，包括与所述导光模块连接的光敏电阻(Re)，所述光敏电阻(Re)将所述光纤导出的光强信号转化为相应的模拟电压信号；

所述采样信号调整单元，用于放大或缩小所述模拟电压信号；

所述采集单元，包括配合使用的微控制单元和CAN总线，所述微控制单元将所述模拟电压信号转化为数字信号，通过所述CAN总线将所述数字信号输出给所述电磁兼容测试的控制电脑。

具体地，所述光电转化单元一端连接工作电压(VCC)，另一端接地；

所述光电转化单元内部还包括与所述光敏电阻(Re)串联的分压电阻(Rref)。

进一步地，所述采样信号调整单元包括运算放大器(U1)及第六电阻(R6)；

所述运算放大器(U1)正极输入端耦接所述分压电阻(Rref)与所述光敏电阻(Re)之间，所述运算放大器(U1)负极输入端耦接于所述第六电阻(R6)的一端，所述第六电阻(R6)的另一端耦接所述运算放大器(U1)的输出端。

进一步地，所述采样信号调整单元还包括自动适配器，所述自动适配器的一端耦接于所述运算放大器(U1)与所述第六电阻(R6)之间，另一端耦接于地；

所述自动适配器包括多组并联的适配电路，所述适配电路由串联在一起的继电器和适配电阻组成；所述继电器耦接于所述微控制单元的控制引脚并受所述微控制单元的控制。

进一步地，所述微控制单元包括A/D转换器和CAN总线输出接口，所述A/D转换器的输入引脚连接所述运算放大器(U1)的输出端，所述CAN总线输出接口通过CAN总线连接所述控制电脑。

优选地，所述光强信号采集装置还包括基准电压单元，所述基准电压单元包括二极管(D1)、三端稳压集成芯片、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、和第四电容(C4)；

所述二极管(D1)的正极耦接于外部12V电源，负极耦接三端稳压集成芯片的第一引脚，第一电容(C1)正极耦接于二极管(D1)负极，第二电容(C2)正极耦接于二极管(D1)负极，三端稳压集成芯片的第二引脚耦接于地，三端稳压集成芯片的第三引脚耦接第三电容(C3)正极和第四电容(C4)正极；所述三端稳压集成芯片的第三引脚输出所述工作电压(VCC)。

具体地，所述三端稳压集成芯片型号为78XX系列。

优选地，所述数据采集模块设于所述电波暗室外部，所述数据采集模块还包括光强采集接口，所述光敏电阻(Re)设于所述光强采集接口内。

具体地，所述导光模块包括光纤，所述光纤的一端固定在所述电波暗室中的被测灯具表面，另一端连接所述光强采集接口并贴于所述光敏电阻(Re)表面。

优选地，所述光强信号采集装置设有外壳，所述外壳上开设有用于所述光纤和所述CAN总线走线的开口。

与现有技术相比，本实用新型提供的光强信号采集装置具有以下有益效果：

本实用新型提供的光强信号采集装置，配合用于灯具的电磁兼容测试，由于电磁兼容测试是将灯具置于电波暗室内进行的，故本实用新型提供的光强信号采集装置设有专门用于将被测灯具的光强信号从电波暗室中导出的导光模块，导光模块采用光纤实现，其一端固定在被测灯具表面，另一端经过电波暗室的波导孔穿出，连接到外部数据采集模块，光纤本身不会引入新的电磁干扰信号，可以在不影响抗扰测试的情况下，将被测光强完全导出，进而在数据采集模块中进行数据采集。

导光模块将被测灯具的光强信号传输到数据采集模块的的光电转化单元，通过光敏电阻(Re)将所述光纤导出的光强信号转化为相应的模拟电压信号，再由采样信号调整单元将模拟电压信号放大，最后由采集单元中的微控制单元转化成数字信号并通过CAN总线输出给电磁兼容测试的控制电脑，实现了将被测灯具的光强信息以数据的形式采集出来，同时避免了将整个光强采集装置放在电波暗室中引入新的电磁干扰，还避免了电磁兼容测试环境对光强采集装置的工作产生干扰，使采集的光强信息更加准确。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种光强信号采集装置的模块化示意图；

图2为本实用新型实施例提供的数据采集模块的电路示意图。

1-电波暗室， 2-光纤；

3-数据采集模块， 31-基准电压单元；

32-光电转化单元， 33-采样信号调整单元；

331-自动适配器， 34-采集单元；

341-微控制单元， 3411-A/D转换器；

342-CAN总线。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，各个“模块”、“单元”等不一定代表具体名称及包含器件的数量，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的数量和特定的连接方式，因此不能理解为对本实用新型的限制。但是，本领域技术人员应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，例如，可以是串联连接，也可以是并联连接，或各单元内元器件一一对应连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

请参阅图1或图2，本实用新型实施例提供的一种光强信号采集装置，配合用于灯具的电磁兼容测试，该电磁兼容测试在电波暗室1中进行，光强信号采集装置包括导光模块和数据采集模块3，导光模块将被测灯具的光强信号从电波暗室1导出并传输给数据采集模块3。

灯具的电磁兼容测试是将灯具置于电波暗室内进行的，而本实施例提供的光强信号采集装置设有专门用于将被测灯具的光强信号从电波暗室中导出的导光模块，导光模块采用光纤2实现，光纤2的一端固定在被测灯具表面，另一端经过电波暗室1的波导孔穿出，连接到电波暗室1外部数据采集模块的光强采集接口，光纤2本身不会引入新的电磁干扰信号，可以在不影响对被测灯具进行的抗扰测试的情况下，将被测灯具的光强信号完全导出，进而在数据采集模块3中进行数据采集；光纤2可以有1条、2条或多条，实现多通道的光强信号采集，并且光纤2具有较大的光强输入信号范围，敏感波长范围(入)在430nm-1010nm，覆盖人眼识别范围。数据采集模块3设于所述电波暗室外部，采集模块3包括依次电性连接的光电转化单元32、采样信号调整单元33及采集单元34。

其中，光电转化单元32，包括与光纤2连接的光敏电阻Re，具体地，光敏电阻Re设于光强采集接口内，光纤的一端固定在电波暗室1中的被测灯具表面，另一端连接光强采集接口并贴于光敏电阻Re表面，光敏电阻Re将光纤2导出的光强信号转化为相应的模拟电压信号。

优选地，光电转化单元32内部还包括与光敏电阻Re串联的分压电阻Rref，光电转化单元32一端连接工作电压VCC，另一端接地，即，分压电阻Rref一端接工作电压VCC，另一端接光敏电阻Re，光敏电阻Re不与分压电阻Rref连接的一端接地；反之，也可以将光敏电阻Re一端接工作电压VCC，另一端接分压电阻Rref，分压电阻Rref不与光敏电阻Re连接的一端接地。光敏电阻Re根据光纤2传过来的光强信息变化而获得不同的电阻值，进而可以通过采集光敏电阻Re上产生的不同的模拟电压信号，表征被测灯具光强度的变化。

采样信号调整单元33，连接在光电转化单元32之后，用于将光电转化单元32产生的模拟电压信号放大或缩小，包括运算放大器U1及第六电阻R6；运算放大器U1正极输入端耦接于分压电阻Rref与光敏电阻Re之间，运算放大器U1负极输入端耦接于第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端耦接运算放大器U1的输出端。其中，运算放大器U1可以采用LM358等LM系列运算放大器，也可以采用其他能实现电压放大功能的集成运算放大芯片或运算放大电路。采样信号调整电路，可自动识别最佳光强度采集值，避免因光强过大或光强过小造成采样值不合理。采样信号调整单元33还包括用于将模拟电压信号适配到合适的放大倍数的自动适配器331，以便得到一个合适的采集值作为基准，值得注意的是，该放大倍数大于0且小于1时，实现对模拟电压信号的缩小，适用于需要将光强度采集值减小些的汽车前灯等光强较大的灯具；该放大倍数大于1时，实现对模拟电压信号的放大，适用于需要将光强采集值放大些的氛围灯等光强较小的灯具；该放大倍数等于1时，保持模拟电压信号原值不变。

自动适配器331的一端耦接于所述运算放大器U1与第六电阻R6之间，另一端耦接于地。

具体地，自动适配器331包括多组并联的适配电路，适配电路由串联在一起的继电器和适配电阻组成；继电器耦接于微控制单元341的控制引脚并受微控制单元341的控制。举例来说，图2中自动适配器331包括第一至第五继电器S1～S5，第一电阻至第五电阻R1～R5；其中，第一继电器S1一端耦接于运算放大器U1与第6电阻之间，第一电阻R1一端耦接于第一继电器S1，另一端耦接于地。同理，继电器S2～S5与电阻R2～R5采用同样方式连接，且各继电器S1～S5分别耦接于微控制单元341的控制引脚。其中，继电器可以用其他可受微控制单元341控制的电子开关替代。

自动适配器331，配合采样信号调整单元33，用于将电压信号适配到合适的放大倍数，使测量更为精确；由于测试中需要检测被测灯具的两种模式，一是工作状态下，即灯具常亮，另一种是OFF状态，即灯具熄灭。这两种模式下，光敏电阻Re上采样得到的电压值可能过大也可能过小，导致当出现光强波动异常时，光敏电阻Re上模拟电压信号的波动范围可能会很小。因此，当微控制单元341采集到相应电压值，会首先与内部设定电压区间值比较，如果判定测得值不在此区间，则控制自动适配器331的继电器，将不同的电阻值选入放电电路，以此来自动匹配电信号的放大倍数，使得微控制单元341采集到合理的电压值，增加测试精确度。

采集单元34连接在信号调整单元之后，包括配合使用的微控制单元341和CAN总线342，微控制单元341将模拟电压信号转化为数字信号，通过CAN总线342将数字信号输出给电磁兼容测试的控制电脑进行分析处理。

具体地，微控制单元341即MCU，又称单片微型计算机或者单片机，微控制单元341包括A/D转换器3411和CAN总线输出接口，其中，A/D转换器3411的输入引脚连接运算放大器U1的输出端，用于将模拟电压信号转化为数字信号，高采样率采集电压值，微控制单元341对电压值的数字信号简单处理后，CAN总线输出接口通过CAN总线342连接控制电脑。使用光纤将被测灯具光线导出，将光信号转化为电信号，通过高速A/D采集并发送给微控制单元341，控制单元341通过CAN总线的形式将数据上传给电脑处理，能实现多路信号同时采集，不受外设设备限制，保证采集速率的同时，及时将数据上传到电脑。微控制单元341将各通道的采集数据通过总线形式向控制电脑传输，采用CAN总线传输的方式，可以低延时多通道向上位机传输数据。

请参阅图2，本实用新型实施例提供的一种光强信号采集装置，还包括基准电压单元，该基准电压单元包括二极管D1、三端稳压集成芯片U2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、和第四电容C4；其中，三端稳压集成芯片U2型号为78XX系列，优选型号为7805。

二极管D1的正极耦接于外部12V电源，负极耦接三端稳压集成芯片U2的第一引脚，第一电容C1正极耦接于二极管D1负极，第二电容C2正极耦接于二极管D1负极，三端稳压集成芯片U2的第二引脚耦接于地，三端稳压集成芯片U2的第三引脚耦接第三电容C3正极和第四电容C4正极；所述三端稳压集成芯片U2的第三引脚输出工作电压VCC，为后续其他电路单元提供稳定工作电压。

优选地，本实用新型实施例提供的一种光强信号采集装置设有外壳，外壳用于容置并保护电子元器件，并且外壳上开设有用于光纤和CAN总线走线的开口，方便与外部的信号传输；外壳采用金属材质，例如选用铁质外壳，可以进一步减少电磁干扰信号。本实用新型提供的光强信号采集装置，导光模块将被测灯具的光强信号传输到数据采集模块的的光电转化单元，通过光敏电阻(Re)将所述光纤导出的光强信号转化为相应的模拟电压信号，再由采样信号调整单元将模拟电压信号放大，最后由采集单元中的微控制单元转化成数字信号并通过CAN总线输出给电磁兼容测试的控制电脑，实现了将被测灯具的光强信息以数据的形式采集出来，同时避免了将整个光强采集装置放在电波暗室中引入新的电磁干扰，还避免了电磁兼容测试环境对光强采集装置的工作产生干扰，使采集的光强信息更加准确。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光强信号采集装置，配合用于灯具的电磁兼容测试，所述电磁兼容测试在电波暗室中进行，其特征在于，所述光强信号采集装置包括导光模块和数据采集模块，所述导光模块将被测灯具的光强信号从所述电波暗室导出并传输给所述数据采集模块，所述数据采集模块包括依次电性连接的光电转化单元、采样信号调整单元及采集单元，其中，

所述光电转化单元，包括与所述导光模块连接的光敏电阻(Re)，所述光敏电阻(Re)将光纤导出的光强信号转化为相应的模拟电压信号；

所述采样信号调整单元，用于放大或缩小所述模拟电压信号；

所述采集单元，包括配合使用的微控制单元和CAN总线，所述微控制单元将所述模拟电压信号转化为数字信号，通过所述CAN总线将所述数字信号输出给所述电磁兼容测试的控制电脑。

2.根据权利要求1所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述光电转化单元一端连接工作电压(VCC)，另一端接地；

所述光电转化单元内部还包括与所述光敏电阻(Re)串联的分压电阻(Rref)。

3.根据权利要求2所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述采样信号调整单元包括运算放大器(U1)及第六电阻(R6)；

所述运算放大器(U1)正极输入端耦接所述分压电阻(Rref)与所述光敏电阻(Re)之间，所述运算放大器(U1)负极输入端耦接于所述第六电阻(R6)的一端，所述第六电阻(R6)的另一端耦接所述运算放大器(U1)的输出端。

4.根据权利要求3所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述采样信号调整单元还包括自动适配器，所述自动适配器的一端耦接于所述运算放大器(U1)与所述第六电阻(R6)之间，另一端耦接于地；

所述自动适配器包括多组并联的适配电路，所述适配电路由串联在一起的继电器和适配电阻组成；所述继电器耦接于所述微控制单元的控制引脚并受所述微控制单元的控制。

5.根据权利要求3所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述微控制单元包括A/D转换器和CAN总线输出接口，所述A/D转换器的输入引脚连接所述运算放大器(U1)的输出端，所述CAN总线输出接口通过CAN总线连接所述控制电脑。

6.根据权利要求2所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述光强信号采集装置还包括基准电压单元，所述基准电压单元包括二极管(D1)、三端稳压集成芯片、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、和第四电容(C4)；

所述二极管(D1)的正极耦接于外部12V电源，负极耦接三端稳压集成芯片的第一引脚，第一电容(C1)正极耦接于二极管(D1)负极，第二电容(C2)正极耦接于二极管(D1)负极，三端稳压集成芯片的第二引脚耦接于地，三端稳压集成芯片的第三引脚耦接第三电容(C3)正极和第四电容(C4)正极；所述三端稳压集成芯片的第三引脚输出所述工作电压(VCC)。

7.根据权利要求6所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述三端稳压集成芯片型号为78XX系列。

8.根据权利要求1所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述数据采集模块设于所述电波暗室外部，所述数据采集模块还包括光强采集接口，所述光敏电阻(Re)设于所述光强采集接口内。

9.根据权利要求8所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述导光模块包括光纤，所述光纤的一端固定在所述电波暗室中的被测灯具表面，另一端连接所述光强采集接口并贴于所述光敏电阻(Re)表面。

10.根据权利要求9所述的光强信号采集装置，其特征在于，所述光强信号采集装置设有外壳，所述外壳上开设有用于所述光纤和所述CAN总线走线的开口。