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.
Люксметр своими руками
Затеял я построить себе курятник можно сказать по последнему слову техники. Ну, с температурой и влажностью, по крайней мере, все понятно. А вот с освещенностью оказывается не все так просто. Решил поискать данные на нужную освещенность в Сети. Почти во всех источниках данные освещенности были или в люксах, или в лампочках накаливания. Но я хотел экономичное, современное освещение с использованием светодиодов. Пришел к выводу, что куриц без люксметра, измерителя освещенности, содержать ни как нельзя.
Сперва хотел купить готовый, подешевле, но подешевле не нашел. Как всегда выручили наши партнеры из народной республики Китай. Прислали цифровой модуль GY-30 с датчиком освещенности BH1750. Фото ниже.
Общение модуля с микроконтроллером осуществляется по I2C протоколу. При измерении освещенности с точностью до одного Lx, максимальное значение 65535 Lx. Кстати в датчике есть возможность программно выбирать точность измерения. Правда чем больше точность измерения, тем больше времени требуется датчику на решение своих задач, в частности оцифровке измеряемой величины. В общем, кому интересно больше узнать об этом датчике скачайте из Сети на него документацию. Правда, она на английском языке. Схема измерителя освещенности показана на рисунке 1.
Основой и сердцем данной схемы является микроконтроллер PIC16F676. Контроллер не дорогой, как раз для данной конструкции подходит. Имеет внутренний корректируемый генератор тактовых импульсов. Кстати, при первом программировании обязательно прочитайте и сохраните на всякий случай код константы внутреннего тактового генератора. От ее значения зависит его частота. В данном случае не нужна особая точность временных интервалов, поэтому отказ от кварца удешевит устройство. Вся информация выводится на двухстрочный жидкокристаллический индикатор. В моем случае это необходимость, потому как в данный момент однострочного у меня нет.
О деталях. Резисторы R1 и R2, это подтягивающие резистора информационной шины – DATA и шины тактирующих импульсов интерфейса I2C. Светодиод HL1 – индикатор присутствия напряжения питания схемы. R3 – гасящее сопротивление, с помощью его можно регулировать яркость свечения данного светодиода. С1 – конденсатор фильтра питающего напряжения, при монтаже устройства его лучше располагать непосредственно между первой и четырнадцатой ножками контроллера DD1. От соотношения резисторов R4 и R5 зависит контрастность выводимых на индикатор знаков. Мой индикатор имеет светодиодную подсветку, яркость которой можно регулировать при помощи резистора R6. Блок питания может быть любой, маломощный с выходным стабилизированным напряжением пять вольт. Вся схема потребляет ток примерно пять миллиампер. Печатную плату не разрабатывал. Все собрано на макетке, внешний вид устройства в рабочем состоянии показан на фото.
Не обращайте внимания на лишние детали на макетной плате. Фотографировал при свете светодиодной лампы мощностью 20 Вт. Расстояние от ее до люксметра 65 сантиметров. Пробовал измерять солнечный свет, при направлении датчика на Солнце, показывает более 54000. Да, чуть не забыл, интервал смены показаний чуть более одной секунды, так что быстро изменяющуюся освещенность замерять не удастся. Данный временной интервал продиктован техническими характеристиками данного датчика освещенности. Вроде все. Успехов всем.
Цифровой люксметр (измеритель освещённости) своими руками
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.
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.
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.
Схема люксметра 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
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
Характеристики прибора
Выводы
Прибор получился вполне годный для домашнего применения при сравнительно небольших затратах
Что не понравилось
Планы на будущее
В общем есть чему порадоваться и о чем задуматься
Самодельный измеритель освещённости (люксметр) на BH1750, ARDUINO и Nokia 5110
Всем привет! Сегодня мы продолжим создавать крутые устройства на основе ЖК-дисплея Nokia 5110. На это раз мы соберём люксметр (измеритель освещённости), используя высокочувствительный люксметр BH1750.
Освещённость (измеряется в люксах) — световой поток, падающий на поверхность единичной площади. Она показывает воспринимаемое человеком количество света. Эта величина является редуцированной — в отличие от энергетических, такие величины скорректированы согласно различной чувствительности человеческого глаза к излучениям с различными длинами волн. (См. — спектральная световая эффективность монохроматического излучения.)
Освещённость можно измерить в любой точке пространства, на любом расстоянии от источника света. И эта величина характеризует световой поток с точки зрения восприятия именно человеческим глазом. Таким образом, люксметр позволяет определить, насколько хорошо освещено то или иное пространство. И именно такое устройство мы и будем создавать в ходе этого руководства.
На рисунке справа — уже собранное устройство, измеряющее освещённость снаружи ярким утром.
Для проекта нам понадобятся следующие компоненты:
BH1750 — цифровой датчик освещённости с превосходными точностью и диапазоном измерения. Он подключается к микроконтроллеру или процессору посредством шины I²C.
Этот модуль наиболее удобен для получения данных об окружающем освещении и широко используется для регулировки ЖК-дисплеев и подсветки клавиатуры мобильных устройств.
Некоторые характеристики датчика BH1750:
Схема
Соедините элементы, как показано на нижеследующей схеме, созданной с помощью программы Fritzing (полный обзор программы по ссылке).
Датчик BH1750 оснащён встроенным 16‑битным АЦП, который может напрямую передавать цифровой сигнал по протоколу I²C, поэтому датчик подключается к выводам интерфейса I²C платы Arduino (аналоговые выводы 4 (SDA) и 5 (SCL)).
Таблица соединения выводов приведена ниже:
| BH1750 | Arduino Uno |
| VCC | 5V |
| GND | GND |
| SCL | A5 |
| SDA | A4 |
Подробное руководство, как использовать модуль дисплея от Nokia 5110 совместно с платформой Arduino, можно найти здесь. Оно поможет лучше понять принцип работы дисплея и способ его подключения к плате Arduino.
На всякий случай таблица подключения выводов дисплея и платы (согласно схеме), используемая именно в этом проекте, приведена ниже:
| LCD Nokia 5110 | Arduino Uno |
| Pin 1(RST) | D12 |
| Pin 2(CE) | D11 |
| Pin 3(DC) | D10 |
| Pin 4(DIN) | D9 |
| Pin 5(CLK) | D8 |
| Pin 6(VCC) | VCC |
| Pin 7(LIGHT) | GND |
| Pin 8(GND) | GND |
Перепроверьте подключение всех элементов, прежде чем приступать к коду.
Как и во многих наших проектах, чтобы упростить работу с датчиком освещённости BH1750, нам понадобится для него библиотека. В рамках этого проекта мы будем использовать библиотеку BH1750.h, которую можно найти здесь. Скачайте библиотеку и установите её в среду разработки Arduino IDE, распаковав и скопировав её в папку среды, в которой находятся библиотеки.
Для дисплея Nokia 5110 нам понадобится библиотека LCD5110_Graph.h, которую можно скачать отсюда. Её также необходимо установить в среду разработки. Дополнительную информацию о дисплее Nokia 5110 можно найти в руководстве, которое упоминалось выше.
После установки библиотек, можно запустить среду Arduino IDE и приступить к работе.
Первое, что мы делаем в нашем коде, это включаем библиотеки, которые собираемся использовать: для датчика BH1750 и дисплея Nokia 5110, а также библиотеку для интерфейса I²C.
