Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Cyfrowy luksomierz - miernik natężenia oświetlenia

Kubald 01 Apr 2013 14:23 8097 0
e-mierniki
  • Cyfrowy luksomierz - miernik natężenia oświetlenia

    Zaprezentowane urządzenie służy do pomiaru natężenia oświetlenia w zakresie od 0,025 do 99 999 luksów. Dolna granica pomiarów wynika z rodzaju zastosowanego czujnika – układu MAX44007, górny zakres pomiarowy jest nieco niższy, niż możliwości czujnika – na wyświetlaczu po prostu nie mieści się więcej niż 5 cyfr. Kalibracja czujnika nie jest konieczna – proces ten wykonywany jest przez producenta.

    Schemat całości i projekt płytki drukowanej można zobaczyć poniżej:

    Cyfrowy luksomierz - miernik natężenia oświetlenia
    Cyfrowy luksomierz - miernik natężenia oświetlenia

    Autor wykorzystał wyświetlacz graficzny LCD 128x32 z kilku powodów. Po pierwsze, z takiego wyświetlacza łatwo odczytać wynik pomiaru nawet z dużej odległości. Także kąt widzenia jest duży, wyświetlacz nie rzuca cienia na czujnik pomiarowy. Zastosowana czcionka o rozmiarze 19x32 gwarantuje widoczność nawet w słabych warunkach oświetlenia, i to bez zastosowania podświetlania wyświetlacza. Z tego ostatniego zrezygnowano również, aby nie zakłócać wyników pomiaru. Po drugie, zastosowany wyświetlacz ma bardzo mały pobór prądu – zaledwie 80 µA – co jest wynikiem rzadko spotykanym w przypadku innych modułów wyświetlaczy. Po trzecie, zastosowany moduł wyświetlacza wykorzystuje jedynie 5 wyprowadzeń mikroprocesora – do komunikacji za pomocą interfejsu SPI i do resetowania. Kondensatory C6-C13 są niezbędne do poprawnej pracy wbudowanej w moduł wyświetlacza przetwornicy DC-DC.

    Sercem urządzenia jest procesor C8051F304 produkowany przez Silicon Laboratories, wytwarzany w obudowie QFN. Niewielki rozmiar obudowy pozwala zmniejszyć wymiary płytki drukowanej – w zaprezentowanym urządzeniu jest ona rozmiarów zbliżonych do samego wyświetlacza LCD. Do odczytywania danych z czujnika wykorzystano magistralę I²C, z wykorzystaniem odpowiedniego modułu sprzętowego zaimplementowanego w procesorze F304. Timer1 procesora używany jest do generowania sygnału zegarowego dla magistrali I²C. Podczas odczytu danych z czujnika procesor pracuje z taktowaniem 2,5 MHz, ale dla szybszego przetwarzania danych zegar podkręcany jest do 20 MHz. Jedynie krótkotrwałe zwiększanie częstotliwości taktowania pozwala zmniejszyć całkowity pobór prądu przez procesor.

    Zastosowany czujnik MAX44007 pobiera w czasie działania mniej niż 1 µA prądu, co jest – zgodnie z zapewnieniem producenta – najniższą wartością pośród podobnych, dostępnych na rynku układów. Czujnik dokonuje pomiarów z rozdzielczością 22 bitów i mierzy natężenie oświetlenia w zakresie od 0,025 do 104 448 luksów. Wbudowana fotodioda ma odpowiedź zbliżoną do reakcji ludzkiego oka na oświetlenie i pozwala na wyeliminowanie wpływu promieniowania z zakresu podczerwieni i ultrafioletu na wynik pomiaru. Wbudowany wzmacniacz sam dostosowuje wzmocnienie do poziomu mierzonego natężenia oświetlenia, co pozwala na dokładny pomiar przy dużych rozdzielczościach. Układ może być zasilany napięciami z zakresu od 1,7 do 3,6 V.

    W urządzeniu czujnik dokonuje pomiarów w trybie automatycznym, wartość natężenia oświetlenia rejestrowana jest co 0,8 sekundy – zapewnia to zintegrowany z czujnikiem timer. Po każdym pomiarze czujnik wymaga podania przerwania – stanu niskiego na wyprowadzenie 4. Aby jeszcze bardziej ograniczyć pobór prądu, w czasie pomiaru procesor wprowadzany jest w tryb uśpienia, w którym taktowany jest zewnętrznym oscylatorem RC, zbudowanym na kondensatorze C2. Ponieważ częstotliwość taktowania generowana przez oscylator wynosi zaledwie 66 kHz, pobór prądu spada do zaledwie 8 µA. Żądanie przerwania generowane przez czujnik powoduje wyprowadzenie mikroprocesora ze stanu uśpienia.

    Gotowe, działające urządzenie można zobaczyć poniżej:

    Cyfrowy luksomierz - miernik natężenia oświetlenia

    Całość zmontowana jest na płytce drukowanej o rozmiarach 30x60 mm (płytka została zaprojektowana w Eagle’u). Czujnik umieszczony jest na osobnej, małej płytce, razem z elementami C1 i R4. Płytka czujnika umieszczona jest z przodu urządzenia, obok wyświetlacza. Całość zasilana jest z baterii CR3032 i pobiera średnio 130 µA prądu. Tył urządzenia zabezpieczony jest płytką z pleksiglasu. Procesor może być programowany poprzez wyprowadzone złącze XJ1.

    Kod procesora został napisany w assemblerze. Projekt powstawał w środowisku projektowym Silicon Labs, wyposażonym w narzędzia programistyczne Keil. Kod zajmuje około 1,9 kb, co pozwala skompilować go w darmowej wersji oprogramowania.

    Na stronie źródłowej znaleźć można kod źródłowy i projekt urządzenia w Eagle’u, a także krótki film prezentujący działanie urządzenia.

    Na stronie producenta czujnika dostępny jest obszerny opis jego działania i przykłady zastosowania.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Kubald
    Level 15  
    Offline 
    Has specialization in: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald wrote 188 posts with rating 95, helped 0 times. Live in city Kraków. Been with us since 2004 year.
  • e-mierniki