Как сделать люксметр своими руками

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Простой Люксметр: обзор и схема

Люксметр — это прибор для измерения освещенности, по своей сути он представляет собой фотоэлемент, подключенный к микроамперметру, который калиброван единицах освещенности – люксах. Один люкс равен освещённости поверхности сферы радиусом 1 м, создаваемой точечным источником света, находящимся в её центре, силой света в 1 кд [ru.wikipedia.org/wiki/Люкс]. Один люкс это довольно малая величина, на практике приходится иметь дело с освещенностями измеряемыми сотнями и тысячами люкс.

Для примера приведем таблицу типичных значений освещенности в разных условиях:

Тип помещения	Освещенность, лк
Комнаты операторов ЭВМ	400
Проектные залы, конструкторские комнаты	500
Производственный цех, работы малой точности	150-250
Производственный цех, работы средней точности	250-350
Производственный цех, работы высокой точности	400-500
Производственный цех, работы наивысшей точности	1000-5000
Аудитории, учебные кабинеты (ВУЗы, техникумы)	400-500
Посадочные площадки общественного транспорта	10
Парковая зона	2

Данный прибор размещается в кожаном кофре с ремнем для переноски.

Внутри имеется ряд отделений и креплений для всех деталей люксметра.

В большом отделении располагается непосредственно сам прибор. Корпус прибора выполнен из пластика. Габариты корпуса 210 х 125 х 75 мм.

К крышке пристегнут фотоэлемент. Диаметр фотоэлемента составляет 85 мм, провод для подключения к люксметру имеет длину 1,4 м.

Следует заметить, что в кофре имеется отверстие для разъема, так что можно подключить фотоэлемент не извлекая люксметр из кофра.

Кроме этого в кофре имеется два небольших отделение для хранения ослабляющих насадок для измерения большой освещенности. В комплект входим насадки М, Р, Т дающие ослабление в 10, 100 и 1000 раз, вместе с ними обязательно надевается насадка К.

Насадка М, дающая ослабление в 10 раз

Насадка Р, дающая ослабление в 100 раз

Насадка Т, дающая ослабление в 1000 раз затерялась за давностью лет.

Использование люксметра

Для проведения измерений необходимо подключить фотоэлемент к разъему на корпусе люксметра. При этом надо соблюдать полярность, что бы стрелка прибора отклонялась в правильном направлении. Никаких ключей на разъеме нет, хотя возможно разъем данного прибора самодельный. Собственно внутреннее устройство данного люксметра весьма незамысловато. Это просто микроамперметр, к которому подключен фотоэлемент. Кроме этого на передней панели располагается две кнопки с фиксацией для переключения пределов измерения. Эти кнопки коммутируют резисторы в делителе напряжения. Открутив четыре винта на задней стенке корпуса, можно познакомиться с небогатым внутренним миром люксметра.

Принципиальная схема люксметра

Следует заметить, что прибор не имеет источника питания.

Непосредственно, без масок прибор способен измерять низкие освещенности в 30 и 100 люкс. Под кнопками проставлены пределы измерения прибора с соответствующими насадками. Насадки М, Р, Т надеваются на фотоэлемент и фиксируются сверху насадкой К.

При не нажатых кнопках прибор отключен. При нажатой левой кнопке отсчет следует вести по шкале с 30 делениями, при нажатой правой кнопке следует использовать шкалу со 100 делениями. На фото ниже на люксметр надета насадка Р, предел измерения до 1000 Лк.

Выводы

В целом, неплохой прибор, вполне способный выполнять свои функции, хотя сейчас его удел — служить наглядным пособием. Простота прибора делает возможным его копирование даже для самых начинающих радиолюбителей. Автор обзора — Denev.

Источник

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.

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.

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.

Источник

Как сделать люксметр своими руками

Изготавливая различные светодиодные светильники часто хочется иметь под рукой люксметр для проверки освещенности которую дают готовые приборы.
А почему бы не собрать самому несложный прибор?

Чтобы не возиться с калибровкой, решил взять за основу цифровой датчик со встроенным АЦП и интерфейсом I2C.

Таких в обозримой доступности нашел несколько:

Решил начать с простого и дешевого BH1750

Компоненты для изготовления люксметра

• Плата Arduino Pro Mini — $1,75
• Цифровой датчик освещенности BH1750FVI — $2.2
• Графический дисплей NOKIA5110 — $2.5
• Приборный корпус с TAOBAO 134x70x25 — $0.25 (без учета доставки)
• Пара кнопок, транзисторы, резисторы провода, макетная плата?
• В качестве источника питания литиевые батареи от старого телефона

Общий бюджет в пределе $10

Электрическая схема люксметра

Конструктив

Изготовление корпуса

Размечаю окно под дисплей и дырки под кнопки

Делаю отверстия и ровняю из гравером

Примеряю плату с деталями

Подгоняю, проверяю отверстия

Батарейный отсек

Изготавливаю из старой заглушки от системного блока. Размягчаю феном, подгоняю под аккумулятор и вставляю две пружинки — контакты аккумулятора

Припаиваю провода к контактам и креплю батарейный отсек в корпусе на «холодную сварку»

После высыхания этого «чудо пластилина» получаю вполне надежное крепление аккумулятора в корпусе с возможностью его быстрого извлечения для зарядки

Монтаж и пайка

Размещаю все компоненты на макетной плате

Сенсор освещенности

Под рукой оказалась прозрачная коробочка от SD-карточки. Поместил модуль освещенности пока туда, хотя выглядит достаточно неказисто. На отрезке гибкого 4-х жильного телефонного провода обжал разъемчики в стиле Ардуино

Собираю все вместе

Рисую в графическом пакете макет надписей на верхнюю крышку и печатаю в зеркальном виде на прозрачную пленку, а затем приклеиваю ее к крышке

И вот готовый вид прибора

Программирование люксметра

Теперь можно подключить к разъемам ардуины преобразователь USB/SERIAL и начинать программировать

Для работы с дисплеем 5110 по любым 5-ти дискретным выводам использую библиотеку Adafruit-PCD8544-Nokia-5110-LCD-library и графическую библиотеку Adafruit-GFX-Library

Остальное из стандартного набора Arduino IDE

Микроконтроллер постоянно находится в режиме SLEEP_POWER_DOWN И включается/выключается длительным (более 2 сек) нажатием на кнопку питания. Ток в отключенном режиме порядка 100 мкА. Это достигнуто тем, что с платы демонтирован светодиод питания, аккумулятор заведен на контроллер минуя стабилизатор напряжения, включение всей периферии производится микроконтроллером через транзисторы. Все выходы при выключении переводятся в режим выхода в низкое состояние (LOW).

В рабочем режиме с периодичностью 1 сек выводятся показания датчика освещенности и напряжение аккумулятора.

Напряжение питания сравнивается с внутренним опорным напряжением 1.1В по методике описанной в этой статье

Испытание люксметра

Для проверки показаний взят простой прибор DT-1300

Разница показаний примерно 2-4%, что вполне укладывается в точность DT-1300 5%

Там где освещение не равномерное разница увеличивается из за отличий в форме датчиков приборов

Прошелся по комнатам с различными светильниками

• Люстра с эффектом бесконечности дает освещенность 100-110 лк в центре комнаты, уменьшаясь до 75-80 лк по углам. Включение направленной подсветки — 400 лк на поверхности стола
• Встраиваемые светильники в корпусе GX-70 — 125-135 лк
• COB-матрица в ванной комнате — 120-130 лк
• Настольная лампа на COB 20 Вт — 500-1000 лк в зависимости от зоны стола и направленности светильника

Характеристики прибора

• Диапазон измерения 1 — 65535 лк
• Разрешение измерения 1 лк
• Потребляемый ток в режиме измерения 60мА
• Ток в режиме ожидания (PowerDown) 100мкА
• Габариты 134 x 70 х 25 мм

Выводы

Прибор получился вполне годный для домашнего применения при сравнительно небольших затратах

Что не понравилось

1. Конструкция выносного сенсора. Буду модернизировать, когда найду подходящее решение
2. Дешевый экран NOKIA5110 очень слепой что с подсветкой, что без. Подсветка очень неравномерная.
3. С кнопкой питания и режимами сна можно было так не заморачиваться, а просто поставить выключатель с фиксацией и размыкать цепь питания батареи

Планы на будущее

• Добавить некоторые функции, например автоматического отключения питания по истечении времени. Задействовать вторую кнопку.
• Добавить настройки контрастности дисплея и яркости подсветки с сохранением результатов в EEPROM.
• Сделать разъем для подключения разных датчиков и автоопределение их при включении. Подключить к прибору TSL2561, датчик измерения ультрафиолета, датчик цвета и т.д.
• Разработать алгоритм измерения пульсаций света (при измерении с короткой временной задержкой считать разницу между минимумом и максимом в процентах)

В общем есть чему порадоваться и о чем задуматься

Источник