Главная » Измерения
Призовой фонд
на июль 2017 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Цифровой люксметр (измеритель освещённости) своими руками

Во время учебного процесса потребовался нам в кабинет охраны труда прибор для измерения освещённости - люксметр. Передо мной стала задача решить проблему отсутствия такого прибора в кратчайшие сроки наиболее эффективным методом. Исходя из этого, пришлось разрабатывать и собирать люксметр из того, что было.

Общие сведения.
Сердцем люксметра является микроконтроллер Atmega8. В качестве датчика освещённости применен фоторезистор. Поскольку модель этого фоторезистора неизвестна, а соответственно, неизвестны и его параметры, то в схеме предусмотрена возможность калибровки.

Также, важной особенностью является то, что фоторезистор - нелинейный элемент. То есть при изменении освещенности на одну и ту же величину, его сопротивление изменяется неодинаково. Поэтому для обработки нелинейного сигнала был применён метод, который называется "линейно-кусочная аппроксимация". Вдаваться в подробности этого метода в рамках этой статьи нет смысла, так как это довольно обширная тема, хотя и ничего особо сложного в ней нет. Возможно, об этом методе будет написана отдельная статья.

График зависимости сопротивления фоторезистора от освещённости

Данная характеристика была снята при помощи программы "Люксметр" на смартфоне Android. Конечно, цифровые значения с характеристики носят характер приблизительных, однако позволяют понять принцип изменения параметров датчика. Не забываем также про возможность калибровки. Отмечу, что прибор получился довольно точный.

В качестве стабилизатора напряжение применён классический интегральный линейный стабилизатор L7805. Запитывать устройство можно как и от батарейки типа 6F22 ("Крона"), либо от любого другого источника питания напряжением 6-30 В.

Принцип работы схемы.
Принципиальная схема

Сигнал с резистивного делителя LDR1-RV1, в одном плече которого установлен фоторезистор, поступает на вход ADC1 микроконтроллера. АЦП микроконтроллера производит измерение и преобразование результата. Потенциометр RV1 предназначен для калибровки прибора. Его значение не обязательно должно быть 3.3 кОм. В моём случае установлен многооборотный подстроечный резистор на 15 кОм (что было под рукой). 

Вывод результатов измерений производится на двухстрочный индикатор WH1602 (на контроллере HD44780), который подключен к микроконтроллеру по 4-битной шине. Потенциометр RV2 также может иметь любой номинал. Он предназначен для регулировки контрастности дисплея. Вывод движка потенциометра подключен на вывод VEE индикатора (иногда встречается V0), а два крайних вывода к +5 В и земле соответственно. При включении устройства на дисплее может ничего не высветиться. Для устранения этого вращаем вращаем ручку подстроечного резистора RV2 и добиваемся чёткого изображения.

Если показания будут прыгать или быстро изменяться, то рекомендую запаять параллельно фоторезистору электролитический конденсатор ёмкостью около 50 мкФ (не критично). Такой эффект может возникать в результате мешающего влияния электромагнитных полей, окружающих нас. У меня изначально фоторезистор был установлен на плате и такой проблемы не было. Но когда я его сделал выносным для монтажа в корпусе, несмотря на то, что длина проводов была небольшой, появилась такая проблема. Всё решилось после установки конденсатора. 

В программе производится усреднение значения по 60 замерам, что довольно неплохо.  

Максимально измеряемое значение составляет около 2500 Лк. Для измерения в помещениях этого достаточно. А для измерения на улице (тем более, в солнечную погоду) требуется уже другой прибор - измеритель КЕО (коэффициента естественного освещения).

Фотографии готового устройства.
Печатная плата получилась не совсем удачной, т.к. были проблемы с принтером. Из-за этого пришлось делать широкие дорожки и размеры платы получились довольно большими (хотя для меня это не критично). Если применить SMD компоненты, то получится совсем миниатюрное устройство.

В последствии, "Крона" была заменена на 4 пальчиковых батарейки типа AA. 

Общий вид готового устройства

Вид печатно платы со стороны дорожек

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
U1 МК AVR 8-бит
ATmega8A
1 Поиск в FivelВ блокнот
U2 Линейный регулятор
LM7805
1 Любой стабилизатор +5 ВПоиск в FivelВ блокнот
LCD1 LCD-дисплейWH16021 Поиск в FivelВ блокнот
С1, С3 Конденсатор100 нФ2 Поиск в FivelВ блокнот
С2 Конденсатор470 нФ1 Поиск в FivelВ блокнот
LDR1 Фоторезистор1 Поиск в FivelВ блокнот
RV1, RV2 Подстроечный резистор1 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (10) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Mactep #
У фоторезистора не используется нелинейный участок характеристики. Используется только линейный участок, авометр и делитель. И всё. 4 детали, вместе с батарейкой. И получаете на дисплее люксы.
Использовать нелинейный участок - то же самое, что и сверлить паяльником: можно, но, знаете, как-то... неудобно.
Если кто сомневается, то вот ссылка на матчасть: http://electrono.ru/1-4-4-fotorezistory-zatuly.
Ответить
0

[Автор]
eliseiml.ml #
Вы неправы, сударь. Как я мог использовать линейный участок, если нужный мне диапазон освещенностей находится именно на нелинейном участке характеристики конкретного фоторезистора?
Ответить
-1
Kokcmetr #
Да просто взять другой фоторезистор. С линейной характеристикой для 46 люксов.

Или Атмег - много, а вот фоторезисторов - нет?
Так сходите в ближайшую лавку, слава богу, там такого "добра" - завались.
Ответить
0

[Автор]
eliseiml.ml #
Да просто другого фоторезистора не было в ближайшей лавке. Какой был - такой и использовал. Задача разработчика найти разумный выход из ситуации и в данном случае, я считаю, он был найден. А умничать не стоит. При наличии другого резистора я бы не стал заниматься мазохизмом.
Ответить
-1
Mactep #
Неправильно. Вам по-человечески говорят: не занимайтесь мазохизмом. Не забивайте гвозди кинескопом (у вас ведь нет молотка, ведь так?).
Википедия указывает, что 46 люкс - это освещенность туалета.
Зачем вам измерять освещенность туалета? Чтобы лучше было видно?
И вообще, столько буков, а результат - ?
Ответить
-1
green #
Вам 46 показано как работа устройства, а не предельное значение, которое как утверждает автор, составляет около 2500лк. Без нелинейной характеристики тут не обойтись, тем более при существующем датчике, что вам как бы объяснили и показали на графике. Неправильно тут будет настаивать на своем мнении в том, чего вы толком и не поняли.
Ответить
-1
Макс #
Вы собрали устройство?
Ответить
-1
green #
Ну на картинках автора это вроде как показано. Вопрос в том, работает ли это. Собирал схему в портеусе, до 330лк меряет нормально, дальше все плохо. Видимо дело в линейно кусочной апроксимации, но по каким формулам она высчитана мне не ясно.
Ответить
+1

[Автор]
eliseiml.ml #
Дело в том, что у фоторезистора протеуса может быть (не может быть, а так и есть) другая характеристика. У меня тоже расходилось. В реальности моим фоторезистором все нормально измеряло.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Мультиметр DT9205A
Мультиметр DT9205A
Лазерный модуль 650нм 5мВт Тестер ESR, полупроводников, резисторов, индуктивностей
вверх