介绍
一个照度计是一个装置,测量照度和发光度使用的SI单位勒克斯。有效措施的权力从落在主体上的光线量给定单元的区域,除了功率测量加权,以反映人眼的灵敏度不同波长的光。一种简单的方法来描述勒克斯米说它衡量明亮落在主体上的光线传感器。商用勒克斯米不同价格从约15美元到数百美元,但它是更便宜,更有趣的构建一个自己。
勒克斯计的光传感器可以是几种不同类型的传感器,包括二极管和光电晶体管,但往往最容易使用和最现成的类型的传感器是一个光敏电阻、光敏电阻器(异地恋)。如你所愿,异地恋的电阻变化的落在它上面的光量的变化。如果你可以测量电阻的异地恋,你知道特定的存贷比的特点,可以量化的勒克斯落在异地恋。一般来说,光线越亮,电阻越低,但不幸的是,异地恋的阻力和勒克斯之间的关系并不是一个很好的线性关系。相反,它是一个指数关系处理起来有点复杂。用一点时间,你可以花几测量确定电阻之间的数学关系,lux和程序到单片机的关系来创建一个简单的和合理有效的勒克斯计。
在这个项目中,我将带你通过描述一个异地恋的过程,编写软件,可以计算照度,然后构建一个基于存贷比和Arduino照度计。
硬件要求
- 1光敏电阻器(不管哪一个,你甚至不需要知道零件号)
- 5公斤欧姆电阻
- Arduino
- 2 x16液晶盾
- 电路试验板
- 数字多用表(DMM)
- 商业勒克斯计(描述你的异地恋)
描述了光敏电阻
存贷比塞到案板,确保平面传感器平行于地面的一部分。
数字连接到两个异地恋,导致测量电阻。地方商业照度计的传感器在异地恋的旁边。
同时确保相同水平的光落在两个传感器,记录阅读存贷比电阻和测光表勒克斯。重复这个过程对于许多不同的照明水平很黑(0勒克斯)附近非常聪明(成千上万的勒克斯)。重要的是,在所有这些不同的光的水平,你最好确保两个传感器获得相同数量的光。
转移你的阅读电子表格(或输入时直接测量),然后做一个阴谋的照度(勒克斯)作为阻力的函数。您可以下载下面的电子表格将创建情节和执行所有必要的分析从你的条目。
Lux_Approximation_from_LDR.xlsx
我来自我的异地恋给我的测量如下图:
这个图表表明,阻力减少指数随着光线的亮度增加。最终,我们正在寻找的是这张图的方程我们可以把获得勒克斯的阻力。这个方程可以直接从图,但它可能有点棘手。它更容易获得一条直线的方程,方程的形式\ [y = mx + b \] (m是直线的斜率,b是直线的截距)。
事实证明,如果你把这两个变量的对数(照度和阻力)首先,然后将,你最终会(或多或少)直线。对数的基础理论上可能是什么,但我将使用一个八进制数数日志。这里是结果的日志勒克斯的日志的阻力的函数。
这个情节很接近一条直线,并使用Excel(尽管你也可以通过检查),我得到了一个最适合与斜率为-1.405和7.098的截距方程给我:
\ [log_{10}(勒克斯)= -1.4 \倍log_{10} \左(R \右)+ 7.098 \]
这是一个很好的方程上面的图中,但在其目前的形式不能用来计算勒克斯的阻力。我想要一个方程\[勒克斯= \]的东西,不是\[日志(勒克斯)= \]的东西。用一点代数,幸运的是,我可以操纵方程形式,我想要的。让我们假设我从上面方程的一般形式:
\ [log_{10}(勒克斯)= m \乘以log_{10} \左(R \右)+ b \]
因为我使用八进制数数对数,我可以把10每一方的力量:
\ [10 ^ {log_ {10}} (lux) = 10 ^ {m \乘以log_ {10} (R) + b} \]
使用一些对数规则简化方程两边给:
\[勒克斯= 10 ^ {m \乘以log_ {10} (R)} \ * 10 ^ {b} \]
\ [= 10 ^ {(log_ {10} (R)) ^ {m}} \ * 10 ^ {b} \]
\ [= R ^ {m} \ * 10 ^ {b} \]
请注意,b是一个常数,所以\ [10 ^ {b} \]也将是一个常数。
现在使用方程\[勒克斯= 10 ^ {b} \乘以R ^ {m} \],你可以计算存贷比的照明
对我特殊的异地恋,我最终方程
\ \[勒克斯=(1.25 * 10 ^{7})\乘以R ^ {-1.4059} \]
构建勒克斯计
构建勒克斯计是非常简单的。我只需要一个Arduino, LCD盾牌,异地恋,我只是特征和5 kohm电阻器。理论上,你可以使用任何电阻值,但我选择5 kohm因为异地恋的阻力是秩序的几个典型的房间照明条件下千欧。我把盾牌到Arduino,然后构建了一个简单的存贷比和电阻分压器电路。这分压器电路传感器电路的关键。5伏特供应分离存贷比和5 kohm电阻器。异地恋的电阻变化,部分通过两个电阻的电压也发生了改变。如果5 kohm电阻器的电压测量使用Arduino,很容易添加一些代码来确定电阻存贷比展出。异地恋是连接到5 v,电阻连接到地面,点之间的连接到模拟输入0。
这个分压器电路可以直接连接到液晶盾牌和不需要案板。这张照片显示了完成电路与液晶的异地恋和5 kohm电阻器的盾牌。
测光表代码
方程获得了第1部分中涉及的照度阻力,但Arduino的模拟输入销措施电压,所以有几个计算获得的阻力。
首先模拟电压的数字表示必须通过使用analogRead函数(记住,这是通过5 kohm电阻器的电压,不通过异地恋的电压)
rawData = analogRead (LDR_PIN);
第二,数字表示必须转换为电压通过扩展模拟-数字转换器对参考电压值:
/ / MAX_ADC_READING 1023和ADC_REF_VOLTAGE 5 < br / > resistorVoltage =(浮动)ldrRawData / MAX_ADC_READING * ADC_REF_VOLTAGE;
第三,存贷比电压必须确定。自从5 v之间的分裂5 kohm电阻器和异地恋,只是减去电阻电压5 v:
ldrVoltage = ADC_REF_VOLTAGE - resistorVoltage;
最后,异地恋的阻力必须计算基于电压(简单的电阻分压器电路计算):
ldrResistance = ldrVoltage / resistorVoltage * REF_RESISTANCE;/ / REF_RESISTANCE是5 kohm
一旦获得耐药性,照度(勒克斯)可以计算可以输出到液晶和价值。
ldrLux = LUX_CALC_SCALAR *战俘(ldrResistance LUX_CALC_EXPONENT);< br / > / / LUX_CALC_SCALAR和LUX_CALC_EXPONENT由Excel电子表格< br / > / /他们将分别为12518931和-1.405在我的例子
计算和显示输出都在循环功能和整个源代码下面的草图可以找到。LCD盾勒克斯Adafruit用于显示的测量,所以他们的LCD图书馆必须下载这个草图
把它放在一起
硬件组装,已编写的代码,所有需要做的就是上传代码和比较结果商业测光表。在下面的视频中你可以看到一个异地恋的并排比较测光表和一个lx - 102从Lutron测光表。标准房间光线水平(500勒克斯下面),两光米在40或50勒克斯。在明亮的灯光下,增长到100勒克斯的区别或更多。这可能是因为我决定实验的特性曲线偏离实际的特性曲线。如果我带更多的样本,特别是集中在样本范围内的照明条件,我希望,我可能会得到一个方程更紧密地代表实际的特性曲线。
总而言之,我认为,异地恋测光表是好正常的房间当你只是想要一个大概的测量的照明水平,但如果你想要精确和准确测量您将需要使用一种不同的传感器。
最后一句
异地恋照度计不是非常准确,但在某些情况下可以足够好了。
- 在异地恋的特征,是非常重要的,以确保落在主体上的光线存贷比和商业传感器是相同的。
- 异地恋照度计便宜和简单。你只需要一个商业光传感器来帮助你做出你想要尽可能多的异地恋光传感器。
自己尝试这个项目!BOM。
在选择一个异地恋,看各种数据表州他们不同敏感性从绿色到红色。我找不到一个图表,表示范围广泛。他们所有封面蓝色结束吗?我想测量强度不同颜色的发光二极管,红外线紫外线。如果二极管对光线敏感我可以用一个彩色LED颜色敏感的设备吗?
除了我之前的文章。是的LED产生一个电压,当暴露在光但是我不能告诉如果彩色镜头过滤效果。我黄色LED产生约1.3 V暴露在一个白色或蓝色LED但不暴露在一个红色LED。是领导的一个调光器的红色还是颜色?