Цифровий вимірювач інтенсивності світла

  • Час 4-09-2015, 14:44
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Мета цього проекту продемонструвати техніку побудови цифрового вимірювача інтенсивності світла з допомогою LDR датчика.

Вимірювання інтенсивності світла грає дуже велику роль у таких галузях як фізика, техніка, різні виробництва. Наприклад, у галузі машинобудування, такі види вимірювань, необхідні для розробки оптимальних умов освітлення в приміщенні. При фотографуванні, інтенсивність світла гарантує хорошу якість картинки. Фототранзистор або фоторезистор з аналоговим LED вольтметром як на lm3914 так і на мікроконтролері і АЦП є простим вимірюванням інтенсивності світла. Недолік саморобного пристрою в тому, що воно вимірює міру відносної інтенсивності світла і не в стані приводити вимірювання за абсолютною шкалою. Тим не менше, знаючи характеристику LDR датчика, можна знайти зв'язок зі стандартною одиницею виміру інтенсивності світла. У разі, якщо характеристики датчика невідомі, то можна провести калібрування датчика з допомогою змінного джерела світла. Цей проект на мікроконтролері з LDR датчиком для вимірювання інтенсивності світла в Люксах. Люкс - це одиниця вимірювання освітленості (в СІ), а також заходи освітленості Люмен на квадрат метра (lm/m2). У проекті використовується мікроконтролер Atmel ATmega8L.

Цифровий вимірювач інтенсивності світла

Дана схема не вимагає пояснення через її простоти. Я використовував 28 контактну AVR демонстраційну плату, яка забезпечує всі необхідні інтерфейси. LDR використовується як датчик світла. Звичайно, я міг би використовувати передові світлові датчики, такі як TSL257 або TSL230, але вони досить дорогі і рідкісні. Фототранзистор також хороший варіант, але фототранзистори і фотодіоди сильно реагують на швидко мінливі сигнали, що небажано тут. Крім того, звичайні фототранзистори і фотодіоди, більш специфічні для певної довжини хвилі і, отже, не можуть бути однаково чутливі до тієї ж інтенсивності, з різними довжинами хвиль. Згідно схемі, показаної нижче, LDR і точність аналогової форми залежить від дільника напруги. На виході цього дільника аналоговий фільтр нижніх частот(ФНЧ) 3-го порядку. ФНЧ тут необхідний для зниження шуму і небажаних високої частоти переходів у зв'язку з раптовими вогнями, мерцаниями, відблисками, пульсуючими джерелами світла і іншими.

Цифровий вимірювач інтенсивності світла

Вихід з ФНЧ подається на перший канал аналогового перетворювача АЦП0 (pin C0). Додаткове формування сигналу робиться всередині мікроконтролера, виконуючи середньоквадратичне усереднення вибірок АЦП. Таким чином, виконується як аналоговий, так і цифровий фільтрації. Результатом такої подвійної фільтрації є висока ступінь обробки сигналу, яка є досить надійної і точної, ніж при прямому підключенні АЦП. Однак труднощі виникають як на апаратному і програмному забезпеченні. Інші процеси після формування сигналу відбуваються всередині мікроконтролера AVR. 16 ? 2 буквено-цифровий РК-дисплей підключений до PORT B на мікроконтролері AVR, який показує виміряний рівень освітленості в люксах. Слід зазначити, що AVR працює на 8.0 МГц, отриманих від внутрішнього генератора.

Цифровий вимірювач інтенсивності світла

Прошивка для ATmega8L писалася в MikroC Pro для AVR, компілюється вона компілятором Мікроелектроніка. Внутрішній RC генератор на 8 МГц використовується в якості джерела синхронізації для ATmega8L.Чіп був запрограмований з найменшим байтом значення якого 0xE4 і найбільше значення якого 0xC9. Байти блокування були не використані, так як вони були не потрібні. Основна програма спочатку ініціалізує необхідні змінні, регістри і бібліотечні функції. В основному циклі, значення RMS 512 зразків АЦП, які розраховуються на основі відповідності "if", далі визначається відповідне значення люкс і відображається на екрані.

Калібрування датчика LDR
Я відкалібрував вихід LDR датчика кратним 1600-та люксам з допомогою різних джерел світла. Я використовував фотометр LM631. В якості різних джерел світла я використовував білу лампу розжарювання з електронним регулятором, змінюючи напругу на лампі, змінюється інтенсивність світла. Фотометр і LDR розташовані на однаковій відстані від джерела світла. Я зраджував інтенсивність світла в кроці 1600 люкс за допомогою світильника для читання.

Нижче ви можете завантажити вихідний файл проекту і проект Proteus

Прикріплені файли:
  • AVRLuxMeter.zip (120 Кб)
Tags

Коментарі до новини