基于光敏電阻的簡易照度計的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及測量光度、亮度的儀器儀表，具體為基于光敏電阻的簡易照度計，包括光敏電阻信號放大電路、模數轉換器ADC、微處理器和顯示器；第一光敏電阻Rp1、電阻R和第二光敏電阻R p2依次串聯且連接在直流電源和地之間，儀表放大器的正輸入端和負輸入端分別連接在電阻R的兩端，參考電壓端VREF通過第一電阻R1和直流電源連接，還通過第二電阻R2接地，儀表放大器的輸出端和模數轉換器ADC的輸入端連接，模數轉換器ADC的輸出端和微處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。本實用新型提供了一種基于光敏電阻的簡易照度計，在使測量結果具有較好準確度的同時，大大減小電路構成的復雜度，做到低成本小體積，方便后續的維護使用。
【專利說明】
基于光敏電阻的簡易照度計
技術領域
[0001] 本實用新型設及測量光度、亮度的儀器儀表，具體為基于光敏電阻的簡易照度計。
【背景技術】
[0002] 照度計是一種專口測量光度、亮度的儀器儀表，所測量的光照強度（照度)是物體 被照明的程度，也即物體表面所得到的光通量與被照面積之比。在照度計的設計與使用中， 光檢測器是十分關鍵的，而目前市售的光檢測器成本偏高且體積較大。光檢測器的敏感元 件通常為娃光電池，為使得娃光電池的光譜響應與人眼相一致，需要特殊的濾光片對入射 光進行修正與余弦修正，W達到光學度的測量要求。運就使得照度計的設計和構成復雜，體 積較大，且可靠性不高，出現問題后排查困難。對于簡易照度計的設計，雖然已有諸多的討 論和方法，但運些有的是直接基于數字照度傳感器模塊，體積和電路構成的復雜度上也均 不理想。迄今為止，所有的簡易照度計的設計均未設及光敏電阻和AD623儀表放大器的結合 使用。

【發明內容】

[0003] 本實用新型為了解決現有的簡易照度計體積龐大和電路構成復雜的問題，提供了 基于光敏電阻的簡易照度計。
[0004] 本實用新型是采用如下的技術方案實現的：基于光敏電阻的簡易照度計，包括光 敏電阻信號放大電路、模數轉換器ADC、微處理器和顯示器;光敏電阻信號放大電路包括第 一光敏電阻Rpi、電阻R、第二光敏電阻Rp2和儀表放大器，第一光敏電阻Rpi、電阻R和第二光敏 電阻Rp2依次串聯且連接在直流電源和地之間，儀表放大器的正輸入端和負輸入端分別連接 在電阻R的兩端，儀表放大器的電源端和直流電源連接，參考電壓端Vref通過第一電阻Rl和 直流電源連接，還通過第二電阻R2接地，儀表放大器的輸出端和模數轉換器ADC的輸入端連 接，模數轉換器ADC的輸出端和微處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。
[0005] 本實用新型設計的光敏電阻信號放大電路中采用兩只同點取光的光敏電阻與電 阻R串聯，使輸出的光電信號達到較好的線性度，使用模數轉換器ADC對光敏電阻信號放大 電路輸出信號化進行轉換，最后由微處理器采集處理并通過顯示模塊顯示光照值。
[0006] 本實用新型針對目前市售照度計的體積較大、電路構成復雜、成本高昂等不足，提 供一種基于光敏電阻的簡易照度計的設計方法，在使測量結果具有較好準確度的同時，大 大減小電路構成的復雜度，做到低成本小體積，方便后續的維護使用。
【附圖說明】

[0007] 圖1為本實用新型的系統構成圖。
[000引圖2為光敏電阻信號放大電路的電路原理圖。
[0009] 圖3為電阻R兩端電壓與光照強度E的相關系數分析圖。
[0010] 圖4為本實用新型的誤差曲線圖。
【具體實施方式】
[0011] 基于光敏電阻的簡易照度計，包括光敏電阻信號放大電路、模數轉換器ADC、微處 理器和顯示器;光敏電阻信號放大電路包括第一光敏電阻Rpi、電阻R、第二光敏電阻Rp2和型 號為AD623的儀表放大器，第一光敏電阻Rpi、電阻R和第二光敏電阻Rp2依次串聯且連接在直 流電源VCC和地之間，儀表放大器的正輸入端和負輸入端分別連接在電阻R的兩端，儀表放 大器的正Vs端和直流電源VCC連接，參考電壓端Vref通過第一電阻Rl和直流電源VCC連接，還 通過第二電阻R2接地，儀表放大器的正Rg端通過電阻Rg和負Rg端連接，儀表放大器的負Vs端 接地，儀表放大器的輸出端輸出信號化且和模數轉換器ADC的輸入端連接，模數轉換器ADC 的輸出端和微處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。
[0012] 將光敏電阻信號放大電路的信號采集端設計為雙光敏電阻同點采光，電阻R兩端 電壓信號作為儀表放大器AD623的輸入信號，通過對光敏電阻的光照特性的測量，可得光敏 電阻的阻值化與光照強度E之間滿足如下關系：
[OOU]化= 28XE-°'459[kQ] (1)，
[0014] 當R選10〇時瓜與1?之間有:1?。〉〉1? (2)。
[0015] 經實測，電阻R兩端的電壓Uo與光照強度E之間有如下關系曲線，用化igin對其進 行分段線性擬合，如圖3所示。
[0016] K為擬合曲線的斜率，擬合所得的關系如下：
[0017]
[001 引
[0019]
[0020] 由上可知，在大于3001X的光照強度范圍，電阻R兩端的電壓化與照度E成較好的線 性相關性。
[0021] 結合式(2)對圖2進行分析，由電路原理可知，兩只光敏電阻與電阻R串聯，電阻R兩 端的電位始終近似地維持在直流電源VCC的一半，從而滿足了 AD623正常工作時對輸入信號 靜態電位的要求。
[0022] 在簡易照度計構建完成后，對系統整體性能進行測試，記錄并比較顯示器顯示的 照度Es和標準照度計測量的照度E。在具體測試時，光敏電阻信號放大電路和標準照度計放 置在暗箱內，暗箱為測試提供一個密閉不透光的環境，暗箱內設置LED燈帶，燈帶由可調光 源驅動器控制，并用于提供不同強度的平行光，標準照度計用于測量標準光照強度。
[0023] 系統的絕對誤差e和相對誤差er如下式所示：
[0024]
(5)。
[0025] 將測量數據Es和E代入上式，可得e、er與E的關系如圖4所示。
【主權項】
1.基于光敏電阻的簡易照度計，其特征在于包括光敏電阻信號放大電路、模數轉換器 ADC、微處理器和顯不器;光敏電阻信號放大電路包括第一光敏電阻Rpi、電阻R、第二光敏電 阻R p2和儀表放大器，第一光敏電阻Rpl、電阻R和第二光敏電阻R p2依次串聯且連接在直流電 源和地之間，儀表放大器的正輸入端和負輸入端分別連接在電阻R的兩端，儀表放大器的電 源端和直流電源連接，參考電壓端V REF通過第一電阻R1和直流電源連接，還通過第二電阻R2 接地，儀表放大器的輸出端和模數轉換器ADC的輸入端連接，模數轉換器ADC的輸出端和微 處理器連接，微處理器的輸出端和顯示器連接。
【文檔編號】G01J1/44GK205719249SQ201620642092
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】翁健衎, 劉衛玲, 常曉明
【申請人】翁健衎, 劉衛玲, 常曉明