光照度计的设计
采用硅光电池实现光照度计电路设计分析
采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析作者姓名:# # #专业名称:应用物理学指导教师:# # # 讲师摘要本文通过理论分析与数值比对来确定光照强弱与光电池输出光电信号的关系,并且通过这种关系设计了相应的光电检测电路,更直观展现光伏技术在实际生活中的应用。
随着光伏技术的日渐成熟以及应用的扩展,对光照的研究也日新月异。
所以对如何更加准确的测定光照参数也提出了更高的要求。
针对不同的要求,如何快速设计出对应的光电探测器,又有了新的课题。
本文在此背景下,进行了光照度计电路的设计与分析。
本论文共分四部分:第一部分为光电池特性介绍及实验特性参数,第二部分为电路方案设计和电路实现,第三部分为利用Protel 99SE进行电路设计,第四部分为电路实物制作与调试。
关键词:光电池转换电路光电效应伏安特性AbstractA comparsion between analysis theory and numerical ratio, which can determine the relationship between the intensity of illumination and optical signal of photocell output in this paper. And we design a corresponding circuit of photoelectric detection by the relationship showing the application of photoelectric technology in our daily life.With the development and widespread of photoelectric technology, fracture treatment has been changing quickly. So there have more high requirements about how to determine the parameter of the light more exactly. As for different requirements, it is a new project to design the corresponding electrophptonic detector. Under this background, this paper discuss design and analysis of the circuit of light meter.There are four parts in this paper:In the first part, it introduce the character of photoelectric cell and characteristic parameter of experiment. The second part is about designing scheme of circuit and realizing the circuit, The third part is using Protel 99SE to design circuit, The fourth part is to manufacture and adjust the circuit.Keywords: Potoelectric cell, Conversion circuit,Photoelectric effect, Volt-Ampere characteristic目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 光伏技术的发展历程简介 (2)1.1 光伏技术的历程 (2)1.2 光伏技术的现状 (3)2 硅光电池的工作特性 (4)2.1 硅光电池的工作原理 (4)2.2 硅光电池的负载特性 (7)2.2.1硅光电池零偏和负偏时光电流与输入光信号的关系 (7)2.2.2 硅光电池输出接恒定负载时产生的光伏电压与输入光信号的关系 (9)3 电路的设计方案 (10)3.1 电路的设计要求 (10)3.2 电路的方框图 (10)3.3 电路的原理图 (11)3.4 电路的工作过程 (11)4 各单元电路实现 (12)4.1 光电池的输入信号电路 (12)4.2 电平放大转换电路 (12)4.2.1 运算放大器LM741的性能简介 (13)4.2.2 同相比例放大电路 (13)4.2.3 电平转换串联电路 (14)4.3 电平显示电路 (14)5 利用Protel对光照度计电路设计 (15)5.1 Protel电子绘图软件简介 (15)5.2 电路原理图绘制 (16)5.2.1 生成电路原理图过程 (16)5.2.2 生成BOM表 (19)5.2.3 生成网络表Netlist (21)5.2.4 电路ERC表 (22)5.3 电路PCB图绘制 (23)5.3.1 生成单面PCB图过程 (23)5.3.2 电路DRC检测 (26)6 光照度计电路制作 (27)6.1 电路的焊接 (27)6.2 电路的调试及结果 (27)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附件1 软件安装说明 (33)Protel的安装与配置 (33)前言1839年,法国科学家贝克雷尔(becωurel)就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。
光照度标准装置
光照度标准装置是一种用于测量和评估光照强度的设备或系统。
以下是光照度标准装置的详细描述:
1.组成:光照度标准装置通常由光源、光度计、支架和控制系统等组成。
光源是产生光线的设备,可以是LED、荧光灯或其他类型的发光器件。
光度计是用于测量光线强度的设备,它可以测量入射到被测表面的光线能量。
支架用于支撑整个装置,保持装置的稳定性和测量精度。
控制系统则负责控制光源的发光和光度计的测量。
2.工作原理:光照度标准装置的工作原理是通过控制光源发出一定亮度的光线,然后使用光度计测量该光线在特定距离上的能量。
通过比较标准光源和被测光源的光线能量,可以确定被测光源的光照度。
3.应用领域:光照度标准装置广泛应用于照明、显示、摄影等领域。
在照明领域,它可以用于评估照明设备的性能,如灯具的发光效率、色温等。
在显示领域,它可以用于评估显示设备的亮度、对比度等性能。
在摄影领域,它可以用于评估相机的曝光参数,如光圈大小、快门速度等。
4.注意事项:在使用光照度标准装置时,需要注意以下几点。
首先,要确保光源和光度计的稳定性和准确性,避免受到环境温度、湿度等因素的影响。
其次,要选择合适的测
量距离和角度,以获得准确的测量结果。
最后,要定期对装置进行校准和维护,确保其长期稳定性和准确性。
总之,光照度标准装置是一种用于测量和评估光照强度的设备或系统,具有广泛的应用领域和重要的实际意义。
基于stm32的光照度计设计
基于STM32的光照度计设计简介光照度计是一种用于测量光照强度的仪器,常用于环境监测、植物生长研究等领域。
本文将介绍基于STM32微控制器的光照度计设计方案,包括硬件设计、软件开发和实现过程。
硬件设计光敏电阻光敏电阻是测量光照强度的关键组件。
通过光敏电阻的电阻变化,可以反映光照强度的变化。
选择合适的光敏电阻非常重要,常见的有CdS电阻和硅光敏电阻。
在设计中,需要考虑到光敏电阻的灵敏度、响应时间以及线性度等因素。
STM32微控制器选择适合的STM32微控制器是设计中的重要一环。
根据光照度计的要求,需要考虑处理速度、存储容量、外设接口等因素。
根据实际需求选择合适的型号,如常见的STM32F1系列、STM32F4系列等。
模拟数字转换光敏电阻的变化是模拟信号,需要通过模拟数字转换(ADC)将其转换为数字信号。
STM32微控制器内置了多个ADC通道,可以直接进行模拟信号的转换。
在设计中,需要合理选择ADC的采样频率和精度。
显示模块光照度计的测量结果通常需要实时显示,可以选择液晶显示屏或数码管等显示模块。
在设计中,需要考虑到显示模块的接口和显示效果。
电源模块为了保证系统的正常运行,需要合理设计电源模块。
可以选择使用稳压芯片或者电池供电加稳压模块的方式,以提供稳定的供电电压。
软件开发STM32 CubeMXSTM32 CubeMX是STMicroelectronics官方提供的一款软件工具,可以用于生成STM32的初始化代码。
通过配置界面化的操作,可以快速生成系统初始化代码,包括时钟配置、中断配置、外设初始化等。
借助STM32 CubeMX可以极大地提高软件开发效率。
Keil MDKKeil MDK是一款流行的软件开发工具,可以用于编写、编译和调试STM32的程序。
通过在Keil MDK中创建工程,可以方便地进行代码编写和调试。
程序设计在软件开发中,需要编写程序来实现光照度的测量和显示。
根据硬件设计的特点,可以利用STM32的ADC模块对光敏电阻的电阻进行模拟信号转换,并通过串口或其他方式将测量结果发送到PC或其他外设进行显示。
光照度计工作原理
光照度计工作原理光照度计是一种用于测量光强度或光照度的仪器。
它主要由感光元件、光处理电路、显示器件以及电源等组成。
它可以测量白光或单色光的光照度,具有高精度、强抗干扰能力和较宽的测量范围等特点。
那么,光照度计的工作原理是什么呢?本文将详细介绍光照度计的工作原理。
一、感光元件光照度计的感光元件通常采用光电二极管。
光电二极管是一种半导体器件,具有光电转换特性。
它的工作原理是利用半导体材料中的光生伏打效应,将光能转换成电能。
当光线射入光电二极管的光敏层时,光敏层的电子将被激发出来,形成电子-空穴对。
电子被吸收,形成电流,电流的强度与光线的强度成正比。
因此,当光线的强度变化时,光电二极管将输出相应的电流信号。
这个电流信号将被光处理电路接收和处理,计算出光的强度或光照度。
二、光处理电路光处理电路是对光电二极管输出信号的放大、滤波和数据处理的电路。
它主要包括前置放大器、滤波器、AD转换器和微处理器等部分。
前置放大器是在感光元件输出信号之后放大信号的电路,它能将微弱的电流信号转换成大的电压信号。
前置放大器采用的放大倍数可以根据需要进行调整。
在调整放大倍数时,需要保证放大后的电信号能够被AD转换器准确地读取。
滤波器是用于去除噪音和杂波信号的电路,它可以在感光元件输出的信号中去除交流干扰和其他外来噪音。
AD转换器是将模拟信号转换为数字信号的电路。
它将前面的放大器和滤波器处理后的信号转换成数字信号。
通常,AD转换器的精度越高,光照度计的测量精度就越高。
微处理器是用于处理数字信号的芯片。
它可以将数字信号转换成人可以读取的光照度数值,并进行适当的校正和处理。
三、显示器件显示器件是用于显示光照度数值的部分。
它通常是一个液晶显示屏或数码管,可以将光照度的数值显示出来。
在有些光照度计中,还可以加入数据存储的功能,可以将测量的数据存储下来,在日后查看和分析。
四、电源电源是光照度计的电气供应。
它可以是电池或外部电源,通常在光照度计的外壳上有对应的插头或者接口。
光照度计实验
实验三、光照度计设计实验一、实验目的1、了解和掌握光电池在光照度计上的应用原理2、了解和掌握光照度计结构原理3、了解和掌握光照度计电路设计原理二、实验内容1、光照度计测量光照度实验2、光照度计设计实性验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光照度计&光功率计设计模块3、照度计探头4、连接线4、万用表四、实验原理光照度是光度计量的主要参数之一,而光度计量是光学计量最基本的部分。
光度量是限于人眼能够见到的一部分辐射量,是通过人眼的视觉效果去衡量的,人眼的视觉效果对各种波长是不同的,通常用V(λ)表示,定义为人眼视觉函数或光谱光视效率。
因此,光照度不是一个纯粹的物理量,而是一个与人眼视觉有关的生理、心理物理量。
光照度是单位面积上接收的光通量,因而可以导出:由一个发光强度I的点光源,在相距L处的平面上产生的光照度与这个光源的发光强度成正比,与距离的平方成反比,即:2E/LI式中:E——光照度,单位为Lx;I——光源发光强度,单位为cd;L——距离,单位为m。
光照度计是用来测量照度的仪器,它的结构原理如下图所示:图 3-1图中D为光探测器,图3-2为典型的硅光探测器的相对光谱响应曲线;C为余弦校正器,在光照度测量中,被测面上的光不可能都来自垂直方向,因此照度计必须进行余弦修正,使光探测器不同角度上的光度响应满足余弦关系。
余弦校正器使用的是一种漫透射材料,当入射光不论以什么角度射在漫透射材料上时,光探测器接收到的始终是漫射光。
余弦校正器的透光性要好;F为V(λ)校正器,在光照度测量中,除了希望光探测器有较高的灵敏度、较低的噪声、较宽的线性范围和较快的响应时间等外,还要求相对光谱响应符合视觉函数V(λ),而通常光探测器的光谱响应度与之相差甚远,因此需要进行V(λ)匹配。
匹配基本上都是通过给光探测器加适当的滤光片(V(λ)滤光片)来实现的,满足条件的滤光片往往需要不同型号和厚度的几片颜色玻璃组合来实现匹配。
光照度计的自动检定系统
度 计 的 回转 1 作 台 ,采 用计 算 机 自动 测 量 与控 制 技 心 ,完成 计 算 机 与终 端 执 行 机 构 .即运 动 部件 f = 孑 驱
术 , 闩动 回转 被检 光 照 度 计 , l : 作 台 , 自动位 移 标 准 动器 之 间 的通 信 ,实 现 各 运 动 部件 的运 动 控 制 及信
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光照 度 汁 自动检 定 系统 主要 『 } I 自动 光 学轨 道 和 自动 I 作 转 台组 成 ,主要 部 件 包 括 直 线 轨 。 。 、丝
近 年来 ,由 于环 境 榆 测 要求 的提 高 ,光照 度 汁 计 的 自动检 定 。
由计算机控制自动转台转动,实现光照度计检 定过程的自动控制和数据 自动处理功能,提高了检 定效率 关键 词 光照度计 ;自 动检定; 自动转台 ;运动控制器
0 引 言
大 量 地 用来 测 量 环 境 的照 明情 况 ,比如 公 共场 所 的 室 内照 明 和学 校 教 室 的 照 明等 、随着 光 照 度计 应 用 也越来 越高 ,因此 光. } { f { 度计 送检 数量也 越来 越 多 . .
上 癌 计量 测 试
学检 定 系统 结 构
采集 ‘ . 运 动控 制 的 主 要 功 能 包 括 :控 制 4个 滑 车 、T 作 转 台转 动 或转 台高 度 调 控 制 、进 行 限化 , 1 : 父 限化 信号 采集 和 限位 防撞 控 制 ,
2 自动控 制 系统
自动 控 制 系 统 南计 算 机 、运 动 控 制 器 、伺 服 1 系统 的设计 根据 J J G 2 4 5 — 2 0 0 5《 光 照 度 计 》的要 求 ,设 计 电 机 和 减 速 机 、电 子 手 轮 及 配 套 软 件 组 成 采 用
光照度计设计仿真与研究
西安邮电学院生产实习报告书系部名称:电子工程学院光电子技术系学生姓名:张璐(26)专业名称:光信息科学与技术班级:光信息0904时间:2013年02月25日至2013年03月08日光照度计设计仿真与制作一、设计目的:1、利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号;2、利用A/D转换器ICL7107将输入的模拟电压信号转化成数字信号;3、通过LED共阳极数码管将该输出值直接显示,由此构成数字照度计。
二、设计思路:1、照度(Luminosity)是指物体被照面单位时间内所接受的光通量,采用单位面积所接受的光通量来表示,表示单位为勒克斯(Lux,lx);2、数字照度计是用于测量被照面上的光照度的仪器,是光学测量中用得最多的仪器之一。
本设计的照度计由光度头和读数显示器两部分。
(一)、光度头的设计:光度头又称光探头,主要是用于接受光信号,然后通过硅光电池把它转化成电信号,再通过分压电路转化成A/D转化器ICL7107可接受的信号。
光度头由硅光电池、电阻和滑动变阻器组成,如图l所示。
其中R1、R2,R3、R4为换档及反馈电阻,R5为可调电阻,OP为运算放大器,可调电阻R外接数字电压表:(二)、显示器的设计:显示器是把模拟信号转化成数字信号,并通过数码管显示出相应的照度值。
主要由A/D转化器ICL7107,共阳极数码管构成。
如上图。
其中:C3和R0构成输入端阻容滤波电路,R0和R,构成分压电路,R0和C s分别是积分电阻和积分电容,C2和G分别为基准电容和自动调零电容,分别为振荡电阻和电容。
三、器件清单:名称型号数量(个)硅光电池 1A/D芯片ICL7107 1运放LF411cn 1电阻24kΩ 1 120kΩ 1 330Ω 1 1MΩ 1 470KΩ 1可变电阻器500KΩ 1 100KΩ 1 200KΩ 1电容100PF 1CBB电容0.01uF 10.1 Uf 11 uF 1 0.047 uF 1 0.22 uF 1共阳极的数码管 4四、设计原理:该数字照度计利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号,再通过7/2双积分型A/D转换器ICL7107对输入的模拟电压、参考电压分别进行两次积分,将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔,然后再利用脉冲时间间隔,进而得出相应的数字型输出,最后由LED共阳极数码管将该输出直接显示。
采用硅光电池实现光照度计电路设计与分析
采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析作者姓名:# # #专业名称:应用物理学指导教师:# # # 讲师摘要本文通过理论分析与数值比对来确定光照强弱与光电池输出光电信号的关系,并且通过这种关系设计了相应的光电检测电路,更直观展现光伏技术在实际生活中的应用。
随着光伏技术的日渐成熟以及应用的扩展,对光照的研究也日新月异。
所以对如何更加准确的测定光照参数也提出了更高的要求。
针对不同的要求,如何快速设计出对应的光电探测器,又有了新的课题。
本文在此背景下,进行了光照度计电路的设计与分析。
本论文共分四部分:第一部分为光电池特性介绍及实验特性参数,第二部分为电路方案设计和电路实现,第三部分为利用Protel 99SE进行电路设计,第四部分为电路实物制作与调试。
关键词:光电池转换电路光电效应伏安特性AbstractA comparsion between analysis theory and numerical ratio, which can determine the relationship between the intensity of illumination and optical signal of photocell output in this paper. And we design a corresponding circuit of photoelectric detection by the relationship showing the application of photoelectric technology in our daily life.With the development and widespread of photoelectric technology, fracture treatment has been changing quickly. So there have more high requirements about how to determine the parameter of the light more exactly. As for different requirements, it is a new project to design the corresponding electrophptonic detector. Under this background, this paper discuss design and analysis of the circuit of light meter.There are four parts in this paper:In the first part, it introduce the character of photoelectric cell and characteristic parameter of experiment. The second part is about designing scheme of circuit and realizing the circuit, The third part is using Protel 99SE to design circuit, The fourth part is to manufacture and adjust the circuit.Keywords: Potoelectric cell, Conversion circuit,Photoelectric effect, V olt-Ampere characteristic目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1 光伏技术的发展历程简介 (2)1.1 光伏技术的历程 (2)1.2 光伏技术的现状 (3)2 硅光电池的工作特性 (4)2.1 硅光电池的工作原理 (4)2.2 硅光电池的负载特性 (6)2.2.1硅光电池零偏和负偏时光电流与输入光信号的关系 .. 72.2.2 硅光电池输出接恒定负载时产生的光伏电压与输入光信号的关系 (8)3 电路的设计方案 (10)3.1 电路的设计要求 (10)3.2 电路的方框图 (10)3.3 电路的原理图 (11)3.4 电路的工作过程 (11)4 各单元电路实现 (12)4.1 光电池的输入信号电路 (12)4.2 电平放大转换电路 (12)4.2.1 运算放大器LM741的性能简介 (13)4.2.2 同相比例放大电路 (13)4.2.3 电平转换串联电路 (14)4.3 电平显示电路 (14)5 利用Protel对光照度计电路设计 (15)5.1 Protel电子绘图软件简介 (15)5.2 电路原理图绘制 (16)5.2.1 生成电路原理图过程 (16)5.2.2 生成BOM表 (19)5.2.3 生成网络表Netlist (21)5.2.4 电路ERC表 (22)5.3 电路PCB图绘制 (23)5.3.1 生成单面PCB图过程 (23)5.3.2 电路DRC检测 (26)6 光照度计电路制作 (27)6.1 电路的焊接 (27)6.2 电路的调试及结果 (27)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附件1 软件安装说明 (33)Protel的安装与配置 (33)前言1839年,法国科学家贝克雷尔(becωurel)就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。
光照计使用方法
光照计使用方法
光照计是一种测量光照强度的仪器,常用于光照设计、室内外光照状况分析以及植物生长等应用。
以下是光照计的使用方法:
1. 打开光照计的电源开关。
2. 设置光照计的单位,通常有勒克斯(lux)和法律特(foot-candle)两种选择。
根据需要选择合适的单位。
3. 将光照计的光敏元件(一般是光敏电阻或光敏二极管)暴露在希望测量光照强度的位置,并保持稳定。
4. 读取光照计上的显示数值,即为当前测得的光照强度。
可以在不同位置进行多次测量,以获取更准确的平均值。
5. 如果需要记录测量结果,可以将测量数据记录下来以便后续
分析使用。
6. 使用完毕后,关闭光照计的电源开关,以节省能源并延长电池寿命。
值得注意的是,不同的光照计在使用方法上可能会略有不同,因此在使用前最好查看光照计的说明书,以确保正确操作。
另外,在不同环境下,光照计的测量结果可能会受到其他因素(如摄入角度、反射等)的影响,因此在使用时应尽量保持稳定的测量条件,以获取准确的测量结果。
光照强度计操作规程
光照强度计操作规程光照强度计是一种用于测量光照强度的仪器,它可以用于室内和室外的光照强度测量。
光照强度的测量对于许多行业和应用领域非常重要,如照明设计、植物生长研究、环境监测等。
为了确保光照强度计的准确性和安全性,有必要遵守一些操作规程。
1.环境准备在进行光照强度测量之前,需要将测试场所的环境准备好。
首先,确保测试区域的背景没有明显的反射物体,以防止光线反射对测量结果产生干扰。
其次,将光照强度计放置在一个稳定的平台上,并确保测试区域没有其他光源干扰。
2.仪器校准在使用光照强度计进行测量之前,必须进行校准以确保测量结果的准确性。
校准应在室内或已经知道光照强度的环境中进行。
根据光照强度计的使用说明,调整零点和灵敏度,以使仪器的读数与已知光照强度一致。
3.测量过程在进行测量之前,确保光照强度计已经充分预热。
根据仪器的使用说明,打开光照强度计,并将其对准待测区域。
保持仪器与测试区域之间的垂直角度,避免产生阴影或反射。
记录测量结果,并在需要的时候进行多次测量以获得更准确的数据。
4.数据处理在进行数据处理之前,需要对测得的光照强度进行单位转换。
根据使用的光照强度单位,将读数进行换算。
然后,根据需要进行数据分析和统计。
可以计算平均值、标准差和变异系数等统计指标,以评估数据的可靠性和一致性。
5.仪器维护6.安全注意事项在操作光照强度计时,需要注意安全。
避免将仪器接触到液体或过高的温度环境中,以防止损坏。
在进行测量时,避免将仪器指向眼睛或其他人的眼睛,以防光线对眼睛造成伤害。
当测量室外光照强度时,需要注意周围环境的安全性,避免发生意外事故。
总结起来,光照强度计的操作规程包括环境准备、仪器校准、测量过程、数据处理、仪器维护和安全注意事项。
遵守这些规程可以确保光照强度测量的准确性和安全性。
在使用光照强度计之前,应详细阅读仪器的使用说明书,并遵循制造商的建议。
光照度计标准装置
光照度计标准装置1.光照度计标准装置概述光照度计标准装置是一种用于检测和校准光照度计的设备,它能够提供标准光照度,并通过测量和分析,确定光照度计的准确性和可靠性。
该装置主要由测量系统、控制器、电源系统、防护装置和其他附件组成。
2.硬件构成2.1 测量系统测量系统是光照度计标准装置的核心部分,它包括一个光电池和相关电路,能够根据光照度的变化产生相应的电信号。
测量系统的精度直接影响整个装置的准确性。
2.2 控制器控制器是光照度计标准装置的控制系统,它主要由微处理器、存储器、输入输出接口等组成。
控制器能够根据用户输入的指令和测量系统的信号,控制光照度计标准装置的运行和数据处理。
2.3 电源系统电源系统为光照度计标准装置提供电力支持,它包括交流电源、直流电源和电池等。
电源系统的稳定性和可靠性对于整个装置的正常运行至关重要。
2.4 防护装置防护装置主要包括外壳和保护罩,用于保护测量系统、控制器和电源系统等核心部件免受外界环境的影响和损害。
2.5 其他附件其他附件包括操作面板、显示屏、数据线和说明书等,这些附件帮助用户更方便地操作和使用光照度计标准装置。
3.软件功能3.1 测量控制软件测量控制软件是光照度计标准装置的软件核心,它负责控制测量过程,包括初始化装置、设置参数、启动测量、数据处理和结果显示等。
3.2 数据处理软件数据处理软件负责对测量过程中产生的数据进行处理和分析,包括数据滤波、修正和转换等,最终得出光照度计的准确度结果。
3.3 校准软件校准软件用于对装置本身进行校准和维护,包括校准标准和校准方法的设定、校准数据的记录和存储等。
通过校准软件,用户可以保证装置在长时间使用过程中的准确性和可靠性。
4. 精度等级与误差范围光照度计标准装置的精度等级是根据国际标准和实际需求进行分类的,一般分为0.5、1.0、1.5和2.5等级。
在正常工作条件下,该装置的最大允许误差应符合相应等级的要求。
具体误差范围可在使用说明书中查阅。
光照观测方案
光照观测方案在光照观测方案中,为了准确测量和记录光照强度和光照时间,以下是一种可行的方案。
第一部分:方案概述本方案旨在实施光照观测,以评估并记录特定地点的光照条件。
通过采集和分析数据,我们能够了解光照对自然环境和人类活动的影响。
第二部分:仪器和设备为了进行光照观测,我们将使用以下仪器和设备:1. 光照计:一种能够测量光照强度并提供准确读数的仪器。
2. 计时器:用于记录光照时间的设备,可提供精确的时间戳。
第三部分:测量程序以下是测量程序的步骤:1. 放置光照计:选择观测地点,并使用专用架子或其他固定装置,将光照计安放在该位置。
2. 校准光照计:在每次观测前,校准光照计以确保准确性和可靠性。
3. 启动计时器:使用计时器开始记录观测的时间。
4. 记录测量数据:每隔固定时间间隔(例如每小时或每分钟),记录光照计的读数,并将其与相应的时间戳一起记录。
5. 结束观测:在观测结束时,停止计时器并将数据保存至适当的存储介质中。
第四部分:数据分析与应用一旦完成光照观测,我们可以进行数据分析并将结果应用于相关领域,例如:1. 环境研究:通过分析光照数据,我们可以研究光照对植物生长、动物行为和生态系统稳定性的影响。
2. 建筑设计:在建筑设计中,光照观测可以为室内空间的采光规划提供依据,确保建筑物内部获得适当的自然光。
3. 农业管理:通过了解光照条件,农民可以确定最佳的耕作时间和作物种植区域,从而提高农作物产量。
第五部分:定期维护和校准为了确保测量结果的准确性,定期维护和校准是必要的。
以下是几项建议:1. 定期清洁光照计的光敏元件,以去除积聚的灰尘和污垢。
2. 检查电池电量并及时更换。
3. 每隔一段时间,进行光照计的校准,以确保结果的准确性。
总结:光照观测方案旨在测量和记录特定地点的光照强度和时间。
通过使用专用的仪器和设备,执行测量程序,并进行数据分析与应用,我们可以了解光照对环境和人类活动的影响,并根据结果做出相应的决策。
照度计作业指导书
照度计作业指导书
1. 简介
照度计是一种用于测量光照强度的仪器。
光照强度是指单位面积上接收到的光线能量,通常以单位面积上的光通量来表示。
照度计的使用范围广泛,包括室内照明设计、农业种植、工业生产等多个领域。
本作业指导书将介绍照度计的基本原理和使用方法,以帮助你完成与照度计相关的实验或项目。
2. 照度计的原理
照度计基于光敏元件,通常使用光电二极管或硅光电池作为感光元件。
当光照强度变化时,感光元件会产生电荷,并通过电路进行放大和测量。
根据光照强度和感光元件的特性,可以计算出实际的照度值。
3. 使用照度计的步骤
以下是使用照度计的一般步骤:
步骤1:准备工作
确保照度计清洁,并检查是否有任何损坏或异常。
将照度计放置在测量区域的中心位置,并确保没有遮挡物影响测量结果。
步骤2:测量环境
选择要测量的环境,比如室内房间或室外场地。
确保环境中的光照条件相对稳定,并关闭其他光源以避免干扰。
步骤3:校准照度计
在进行实际测量之前,通常需要校准照度计。
校准的目的是确保照度计的测量结果准确而可靠。
按照照度计的厂家指南进行校准操作。
步骤4:测量照度
打开照度计,并将其放置在测量区域中央。
等待一段时间,直到照度计稳定下来。
记录照度计显示的数值,并注意记录时刻的日期和时间。
步骤5:分析和记录结果。
照度计校准方法范文
照度计校准方法范文照度计(Illuminance Meter)是一种用于测量照明光照强度(照度)的仪器。
照度计的准确度对于建筑照明、办公环境、工业生产等场所的照明设计和评估至关重要。
为确保照度计的测量结果准确可靠,需要对其进行定期校准。
以下是一种常见的照度计校准方法。
1.准备工作:进入实验室或特定的校准空间,并关闭所有非必要的灯光源,确保环境背景尽可能接近黑暗状态。
如果存在窗户或其他外部光源,需要使用遮光窗帘或其他遮挡物遮蔽。
2.校准光源:使用一个已知亮度和稳定性的标准照度源进行校准。
一种常用的标准光源是标准白炽灯(参考色温2800K),其亮度通常以亮度(cd)或照度(lx)表示。
将该标准照度源放置在一定距离(通常是1米)处,并打开光源。
3.测量:将需要校准的照度计放置在标准照度源的光照范围内,确保照度计与光源之间没有物理阻隔。
读取照度计的测量值。
与此同时,使用一个精确的光度计测量标准光源的实际照度值。
4.校准计算:通过比较照度计的测量值和实际照度值之间的差异,可以计算出照度计的校准修正系数。
该修正系数可以应用于以后的测量结果中,以提高照度计的准确性。
5.重复测量和校准:校准只是一次性的过程,为了确保持续的准确性,建议每隔一段时间或在使用前对照度计进行校准。
这样可以检测并纠正照度计的漂移或不确定性。
需要注意以下事项:-使用与校准过程相同或者更好的稳定性和准确性的设备进行校准。
例如,使用一个更高精度的光度计来测量标准照度源的实际照度值,以提高校准的准确性。
-选择一个适当的校准周期。
校准周期取决于多种因素,包括照度计的使用频率、精度要求以及环境条件等。
一般来说,校准周期可以设定为每6个月到1年校准一次。
总结:照度计的准确性对于工业、建筑和其他各种应用中的照明设计非常重要。
通过定期进行校准,可以确保照度计测量结果的准确可靠性,并指导实际的照明设计和评估工作。
照度测试方案设计
照度测试方案设计1. 简介照度测试是用来测量某个区域内的光照强度的方法。
光照强度通常以单位面积上的光能流量表示,单位为勒克斯(Lux)。
照度测试在许多领域中都有广泛的应用,包括建筑照明设计、工业生产环境、室内植物生长等。
本文档将介绍一个照度测试方案的设计。
2. 设备和材料在进行照度测试之前,我们需要准备以下设备和材料:•照度计或光度计:用于测量光照强度的仪器。
•校准光源:用于校准照度计的光源,通常是一个已知亮度的标准灯具。
•测试环境:需要测试照度的区域,如室内房间或室外场地。
•计算机或移动设备:用于记录和分析测试结果的工具。
3. 测试步骤3.1 确定测试区域首先,我们需要确定要测试的区域。
根据测试的目的和要求,选择一个代表性的位置进行测试。
如果要测试整个区域的照度分布情况,可以选择多个位置进行测试,然后取平均值。
3.2 校准照度计在进行实际测试之前,我们需要先校准照度计。
将照度计放置在已知亮度的校准光源下,确保照度计的读数与已知亮度相匹配。
如果照度计提供了校准功能,可以按照设备说明进行校准操作。
3.3 进行照度测试在测试区域内放置照度计,确保其正面朝向所需测量的光源。
打开照度计并记录光照强度的读数。
测试时,应尽量避免遮挡光线,以确保读数的准确性。
3.4 多点测试和平均值计算如果需要对整个区域的照度进行评估,可以在不同位置进行多次测试。
在每个位置上记录照度计的读数,并计算这些读数的平均值。
这样可以更准确地了解整个区域的光照情况。
3.5 数据记录和分析将测试得到的数据记录在计算机或移动设备上,便于后续分析和比较。
可以使用电子表格软件或统计分析工具来计算平均值、标准差和其他统计参数,以及绘制光照强度的分布图。
根据需要,可以进行更深入的数据分析和解释。
4. 结论通过以上测试步骤,我们可以确定测试区域内的照度强度分布情况。
根据测试结果,我们可以对照明设计、工作环境等进行评估和改善。
需要注意的是,不同的测试环境和方法可能会对测试结果产生影响,因此在设计具体的照度测试方案时需要考虑实际需求和条件。
光照强度自动检测显示系统设计
设计题目:光照强度自动检测显示系统设
计
一、题目的认识理解
本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计,既然是系统
设计,我们可以将其分解为模块,把复杂问题简单化。
数据采集模块,可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号
从而进行测量计算。
测量电路模块,设置分压电路和比较电路,将电阻信号转换为
电压信号分档输出,用于显示和报警。
显示报警模块,用发光二极管进行显示,同时设置光照过强时
蜂鸣器报警。
二、设计任务要求:
设计一个光照强度自动检测、显示、<报警)系统,实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警<弱、适宜、强)
1、方案的设计
根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型;
1)自己设计至少三种以上不同光照条件,测定不同光照条件下
光电传感器的输出;
2)传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成,完
1 / 11。
可见分光光度计、722n 技术参数
可见分光光度计、722n 技术参数可见分光光度计是一种广泛应用于生化、药学、环境、食品科学等领域的仪器设备,用于测量样品中的吸光度或透射率。
722n是一款常见的可见分光光度计型号,具有高精度、稳定性好等特点。
下面将对可见分光光度计、722n的技术参数进行详细介绍。
1.光源系统:可见分光光度计采用的光源通常为卤素灯或者钨卤素灯,以确保光源的稳定性和持久性。
722n采用了高亮度的卤素灯作为光源,能够提供稳定、均匀的光照,保证了测量的准确性和可重复性。
2.光路系统:光路系统是光度计测量的核心部分,其设计直接影响到仪器的灵敏度和分辨率。
722n采用了双光束设计,即将光线分为参比光和样品光两部分,分别通过光栅进行分光,然后再通过光电转换器转换为电信号进行测量。
这种设计能够有效消除光源的漂移和信号的干扰,提高了测量的准确性。
3.波长范围:722n可见分光光度计通常具有较宽的波长范围,能够覆盖可见光谱(400-700nm)范围内的大部分波长。
722n的波长范围为325-1100nm,可用于测量紫外到红外的光谱。
4.分辨率:分辨率是衡量可见分光光度计性能的重要指标之一,它决定了仪器能够分辨的最小测量单位。
722n的分辨率为1nm,能够满足大多数常规测量需求。
5.光栅:光栅是可见分光光度计的光路系统中的关键部件,决定了仪器的光学性能。
722n采用了高精度的光栅,能够提供较高的分辨率和光谱质量,保证了测量结果的准确性。
6.测量方式:722n可见分光光度计支持多种测量方式,包括吸光度、透射率、浓度等。
它可以通过设置不同的测量模式来适应不同的测量需求。
7.数据处理:722n可见分光光度计配备了数据处理软件,可以实现光谱数据的实时显示、储存和分析。
用户可以通过光谱分析软件对测量结果进行进一步处理和解释,提高实验的可靠性和有效性。
总之,可见分光光度计722n是一款性能稳定、操作简便的仪器,具有较宽的波长范围、高分辨率和准确的测量能力。
你真的了解照度计吗?照度计的使用方法及原理
你真的了解照度计吗?照度计的使用方法及原理展开全文照度计(或称勒克斯计)是一种专门测量光度、亮度的仪器仪表。
就是测量光照强度(照度) 是物体被照明的程度,也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比。
照度计通常是由硒光电池或硅光电池和微安表组成。
照度计测量原理:光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。
当光线射到硒光电池表面时,入射光透过金属薄膜4到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上,在界面上产生光电效应。
产生电位差的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。
这时如果接上外电路,就会有电流通过,电流值从以勒克斯(Lx)为刻度的微安表上指示出来。
光电流的大小取决于入射光的强弱和回路中的电阻。
照度计有变档装置,因此可以测高照度,也可以测低照度。
照度计的种类:1.目视照度计:使用不便,精度不高,很少使用2.光电照度计:常用硒光电池照度计和硅光电池照度计光电池照度计的组成与使用要求:1.组成:微安表、换挡旋纽、零点调节、接线柱、光电池、V(λ)修正滤光器等组成。
常用硒(Se)光电池或硅(Si)光电池照度计,又称勒克斯表2.使用要求:①光电池应用直线性好的硒(Se)光电池或硅(Si)光电池;长时间工作仍能保持良好的稳定性,且灵敏度高;高E时选用高内阻的光电池,其灵敏度低而线性好,受强光照射不易受损②内付有V(λ)修正滤光片,适宜用异色温光源的照度,误差小③光电池前加一块余弦角度补偿器(乳白玻璃或白色塑料)原因是入射角大时,光电池偏离余弦定则④照度计应工作在室温或接近室温下(光电池漂移随温度改变而发生改变)照度计的定标:定标原理:使Ls垂直照射光电池→ E=I/r2,改变r可得不同照度下的光电流值,由E与i的对应关系将电流刻度转换为照度刻度。
定标方法:利用光强标准灯,在近似点光源的工作距离下,改变光电池与标准灯的距离l,记录下各个距离下的电流计的读数,由距离平方反比定律E=I/r2计算光照度E,由此可以得到一系列不同照度的光电流值i,作光电流i与照度E的变化曲线,即为照度计的定标曲线由此可对照度计表盘进行分度即为照度计的定标影响定标曲线的因素:光电池和电流计更换时需重新定标;照度计使用一段时间后应对照度计重新进行定标(一般一年内应检定1-2次);高精度的照度计可用光强标准灯进行检定;扩大照度计的定标量程可改变距离r,也可选用不同的标准灯,选用小量程的电流计照度计的使用步骤:①打开电源。
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光照度计的设计一、功能概述1、光度学中基本量在光辐射测量中,与能量有关的量有两类:一是物理的,即客观的,叫做辐射度学量,简称为辐射量;另一类是生理的,即主观的,叫做光度学量,简称光度量。
前者表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小,后者表示人的视觉系统主观上感受到的那部分辐射能的强度。
(1)光通量 (luminousflux)龟,光源在单位时间内发出的光量称为光通量,在光度学中,光通量是从辐射通量导出的量,它明确地定义为能够被人眼视觉系统所感受到的那部分辐射功率的大小的量度。
单位是流明 (inmen),符号为 lm,表达式为:ΦL= dQv /dS(2) 光亮度(luminanee) Lv,一个面光源,除了可以用发光强度来描述它在某一个方向上的发光能力之外,还要知道它每一单位面积在这个方向上的发光能力,以便比较两种不同类型光源的明亮程度,这就要用到亮度这个概念。
它表示每单位面积上的发光强度,即:L L =dIL /dS光亮度的单位为坎德拉第每平方米(cd/mZ)。
式中的面积,应该理解为一个面在观察方向上的正投影面积。
因此,若观察方向与该面的法线夹角为 0时,上式将变为:L L = dIL /dScos(θ)所以,光源的光亮度可定义为:在表面一点处的面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。
由于IL= DφL/dΩ故有L L =d2ΦL /dΩdScos(θ)该式是光亮度的较通用的定义式。
由该式可知,亮度不仅可用来描述一个发光面,而且还可以用来描述光路中的任意一个截面,如一个透镜的有效面积、一个光阑所截的面积或一个象的面积等。
此外,还可以用亮度来描述一束光,光束的亮度等于这个光束所包含的光通量除以这束光的横截面和这束光的立体角。
(3)光照度在光接收面上一点处的光照度等于照射在包括该点在内的一个面元上的光通量除以该面元的面积ds。
即:E L =dΦL / ds2、光照度计设计思路光照度计首先需要光电转换步骤,将光的强弱转化为电的强弱,最佳转换关系是线性关系,如果是非线性,需要定标才可。
其次需要前置放大和滤波处理,使弱电信号变为可以适合单片机处理的信号。
最后是单片机处理信号,并将信号发送至不同功能的芯片。
如发送到显示芯片,或接受按键指令,处理信号。
3、提供的功能包括:a。
即时照度测量b。
照度数值记录c。
单位转换d。
照度平均值计算e。
照度最大值计算f。
照度最小是计算g。
方差计算4、框图:二、实现方法1、光电器件的选择(1)硅光电池光电转换采用硅光电池完成。
它不需要外加电源就能直接把光能转换成成电能,而且光电流和照度成线性;它的光谱灵灵敏度与人眼的灵敏度较为接近;它的响应时间短短、性能稳定,光谱范围宽,频率特性好,转换效率高,能耐高温辐射等优点。
故选择硅光电电池作为此系统的光电检测器件。
1)原理硅光电池是一种利用光光生伏特效应制成的光电转换器件,通过将光信号号转变为电信号来检测待测量。
光电池工作原原理,当光照射 P一N结时,原子受激发而产生电子一空穴对,由于电子和空穴分别向两极极移动而产生电动势,两极接入电路就能产生电流了。
硅光电池是一种直接把把光能转换成电能的半导体器件。
它的结构很简单,核心部分是一个大面积的 PN结。
硅光电池池响应时间短,光电池转换效率高(目前转换效率高达 27.50%的硅光电池已经研制成功)。
若有 1m2的这种光电池,在足够的阳光照射下,可可以产生 100多瓦的电能。
硅光电池主要有两个方方面的应用,即作为电源和作为光电检测器件的应应用。
硅光电池作为测量元件使用时,应当作作电流源,不宜作电压源。
2)此次设计所选硅光电池池的型号为 BPW34BPW34具有高速高灵敏度的特点,所以本次设计选用了此型号的硅光电电池。
(2)光电转换与信号前置放大模块一个线性度好、稳定度度高的光电转换与信号放大电路对于整个测试系统统是至关重要的。
它直接影响整个系统的测量精度、灵敏度、稳定性及系统的测试速度等等指标。
由于 BPW34具有高灵敏度的特点,所以容易引起高频噪声。
此处采用低低通滤波器,过滤掉部分高频噪声,同时采用运运算放大器,将微弱电信号放大至 A/D 转换器可可用范围。
第一确保了 A/D转换器的转换精度,第二确保了信号不失真。
1)原理其中 R与 C构成了低通滤波器2)参数与芯片选择。
考虑到整个系统采用 3.3V电压统一供电,所以运算放大器应选用低电压压型号。
经过挑选选择了 LMV321。
该运放的特点是工作电压低(2.7V-5.5V),可适应本产品的需求。
输出的电压信号连入单单片机的 A/D转换电路,而 C8051F310的 A/D转换输入电压最大值为 VREF也就是 3.3V,而硅光电电池产生的电流在 0-1mA之间,所以 R=30K为宜。
所选截断频率为 200Hz,故 C=30u为宜。
上图为 5-Pin SC70封的 LMV321芯片。
其中 1接硅光电池负极,2接地,3接硅光电池正极,同时接地,5接 3.3V供电电压,4接单片机 A/D转换。
并在 1与 4之间并联电阻与电容。
(3)单片机芯片(C8051F310)单片机可谓本系统的核心,其关联了输入信号,与控制信号,并产生输出信号。
系统的按键控制功能,运算功能,输出显示功能都与其有关。
并且由于C8051F310单片机自带 A/D转换器功能。
(4)按键电路与屏显电路设计1)介绍ZLG7290是一种 I2C接口键盘及 LED驱动管理器件,提供数据译码和循环、移位、段寻址等控制。
它可采样 64个按键或传感器,单片即可完成 LED显示、键盘接口的全部功能。
ZLG7290的从地址为 70H,器件内部通过 I2C总线访问的寄存器地址范围为 00H~17H,任一寄存器都可按字节直接读写,并支持自动增址功能和地址翻转功能。
使用 ZLG7290驱动数码管显示有两种方法,第一种方法是向命令缓冲区(07H-08H)写入复合指令,向 07H写入命令并选通相应的数码管,向 08H写入所要显示的数据,这种方法每次只能写入一个字节的数据,多字节数据的输出可在程序中用循环写入的方法实现;第二种方法是向显示缓存寄存器(10H~17H)写入所要显示的数据的段码,段码的编码规则为从高位到低位为 abcdefgdp,这种方法每次可写入 1~8个字节数据。
ZLG7290读普通键的入口地址和读功能键的入口地址不同,读普通按键的地址为 01H,读功能键的地址为 03H。
读普通键返回按键的编号,读功能键返回的不是按键编号,需要程序对返回值进行翻译,转换成功能键的编号。
上图为 ZLG7290的引脚图,下表为各个引脚功能。
2)原理3)参数选择与电路图由上图的设计思路,并参考官方文档的设计方法,设计了如下的电电路图:按键部分设计LED驱动电路外部晶振与通信接口2、信号预处理、调理及显示与执行单片机内部设置当前照照度计所处状态,根据不同状态向显示电路发送不同信息。
发送的信息包括显示内容和状态两两部分,其中显示内容直接在 LED屏上显示,状态也在 LED屏上显示。
状态转换通过按键触发,,状态包括:a.当前单位显示的状态。
b.当前显示的内容。
c.浏览状态,浏览照度历史记录,此时可以通过按键向左或向右查看历历史照度记录。
一共设计了 7个按键,其中第一个用于单位转换选择,在任何 b, c状态下都可以使用。
b状态和 c状态只能处于一个个,所以由第二个按键切换处于显示状态还是浏览状态。
当处于 b状态时,第三个按键可以在最最大值,最小值,平均值,方差,即时这 5个显示内容中切换;当处于 c状态时,第三个按键是是向左翻页,即查看上一个记录的值,而第四个按按键是向右翻页,即查看下一个记录的照度值。
第五个按键是 capture,记录键。
在任何状态时时均可记录。
第六个按键是auto,如果开启,则每个 1秒自动记录一个照度值。
内存一共分配了 256个个槽,可以存储历史记录 256个,这 256个记录为从早到晚,如果溢出则删除早的,保留晚的。
也就是一个循环队列。
手动 capture 的与自动capture的视为一种数据。
3、信号流图4、流程图(1)硬件模块流程(2)软件程序流图三、结论按照上述设计思路,将产品分层设计,底层用于计算处理,上层用于用户响应,应该可以满足产品设计需求。
并具有功能扩展的特性。
硬件产品的设计比软件产品的设计要复杂许多,原因不是思路复杂,而是要考虑的问题多很多。
总结一下,主要有几个方方面使得硬件设计变得比较复杂。
a.芯片型号丰富,选择困难b.与实际连接紧密,影响设计的因素较多。
不仅有芯片的功能,还要考虑形状因素,以及焊接技术等问题。
c.单片机程序开发起来比计算机软件程序要复杂一些,开发工具也少少的多。
d.成本较高,没有机会实际学习体会。