简易光照度计的设计(优选材料)

~本科毕业设计（论文）( 2015 届)题目：简易照度计的设计专业：电子信息工程<班级：电工本一姓名：学号：指导教师：职称：副教授完成日期： 2015年4月20日摘要在科技技术极速发展的现在，自然界所存在的一些物理特性，我们总能找到测量他们的方法，如温度、湿度、力度、速度或者声音甚至是光亮度，曾经的我们只能用手、耳朵、鼻子或者是眼睛这些器官去感受，去观察，去研究他们的规律以及生活中的功能，但这些方法总是笼统的，而现在，通过对应的传感器，我们就能将这些物理特性具体化，数据化，信息化，为我们的研究带来科学化的指导。

就如照度计的诞生，就能把看得到却摸不到的光数据化，让我们不再是用某个形容词去概括光的亮度，而是用数据更加形象化的体现。

本设计采用光敏电阻作为光传感元件，依据光敏电阻特性：其阻值随着光照强度的变化而变化（入射光强度增大，电阻减小；入射光强度减小，电阻增大），结合光敏电阻的光照特性，简易的完成对光的大小测量。

本设计电路结构简单，成本低，操作简单，能够简单的对光强度进行测量。

关键词：传感器；光敏电阻；光强度；AbstractSpeed evelopment of technology in science now , some of the physical characteristics that exist in nature , we can always find their way to measure , such as temperature , humidity , intensity , speed or sound even brightness, once we can only hands , ears, nose or eyes, these organs to feel, to observe, to study law and their life functions , but these methods are always vague , And now , through the corresponding sensor , we will be able to these specific physical characteristics , data , information , guidance for us to bring scientific research . As the birth of illuminance meter , will be able to see but not touch -based optical data , so we are no longer an adjective used to summarize the brightness of light , but with the data more figurative expression.The design uses a photosensitive resistance as the light sensor , based on a photosensitive resistance characteristics : its resistance with changes in light intensity changes ( incident light intensity increases, the resistance decreases ; the incident light intensity decreases, the resistance increases ) , combined photoresistor illumination characteristics , light and easy to complete sizing . The design of the circuit structure is simple, low cost , simple operation, the light intensity can be easily measured.Key words：corresponding sensor ；photoresistor；light intensity；目录1 绪论.................................................. 错误!未定义书签。

光照强度测试电路设计报告学院：物理与信息技术学院班级：2011级电子科学与技术班成员：杨万宗光照强度测试电路设计报告引言随着时代的进步和发展，传感器技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。

传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定规律转换成便于测量和传输的信号的装置。

本设计题目是光敏电阻测量光照强度，用光照的强弱来改变光敏电阻的阻值大小，从而使输出电压值改变，通过测量输出电压值的大小就可以间接的测量光照的强度了。

光照强度自动检测电路可以自动检测光照强度的强弱并显示给人们知道此时光照强度的强弱。

该电路还可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该电路系统可以发出警报通知（红灯亮）或直接采取措施使光照强度限定在此范围内。

人们可以通过看此电路装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。

该设计可分为三部分：即光照采集检测部分、光照强度信号处理部分、光照强度显示部分。

还可加上报警部分（蜂蜜器）。

对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光的强弱到电阻值变化的信号转换，本设计电路各个部分电路的设计原理及功能都能实现，要求对各种基本的电子元器件，光敏电阻、电阻、二极管、电压比较器等熟悉，掌握Proteus 仿真软件，本设计具有有线路简单、结构紧凑、成本低等特点。

一、设计的基本思路和系统特点光敏电阻的阻值随光照强度的不同而改变，当光照强度增强时，光敏电阻的阻值减小，光敏电阻所在支路的电流减小；反之，当光照强度减弱时，光敏电阻额阻值增大，所在支路的电流增大。

电压比较器一般有两个输入端，一个输出端，通过对输入端的两个电压进行比较，根据两个输入电压的大小关系经电压比较器运行后输出相对应的电压值。

发光二极管是能将电信号转化为光信号的电路元件，当二极管正接时，二极管会发光；若二极管反接，则不会发光。

在电压比较器的输入端利用光敏电阻调节输入电压的大小（不同光照强度时得到的输入电压会不同），与参考电压比较，通过电压比较器时在输出端就会得到不同的电压，而后用发光二极管进行测试，根据发光二极管是否发光判断光照强度的强弱。

基于stm32的光照度计设计基于STM32的光照度计设计随着人们对绿色环保、节能减排的重视，光照度计作为一种测量光照强度的仪器，得到了广泛应用。

光照度计可用于室内和室外照明系统的设计、建筑物立面的设计和日照分析等领域。

在本文中，我们将介绍一种基于STM32的光照度计设计。

STM32是意法半导体公司生产的一款32位微控制器，具有性能强大、功耗低、易于开发等特点。

基于STM32的光照度计采用了TSL2591光照度传感器，该传感器具有高灵敏度、广泛的动态范围和高线性性等特点。

硬件设计基于STM32的光照度计硬件设计主要包括STM32微控制器、TSL2591光照度传感器、LCD显示屏、电源电路和连接线等组成部分。

STM32微控制器作为系统的核心部分，主要负责采集传感器数据、数据处理和LCD显示等功能。

TSL2591光照度传感器负责测量光照度，并将数据传输给STM32微控制器进行处理。

LCD显示屏用于显示测量结果。

电源电路为整个系统提供电源。

软件设计基于STM32的光照度计软件设计主要包括STM32微控制器的程序设计和LCD显示程序设计两部分。

STM32微控制器的程序设计主要包括初始化设置、中断处理和数据处理等功能。

初始化设置负责初始化STM32微控制器和TSL2591光照度传感器。

中断处理负责处理传感器采集到的数据，数据处理则负责计算光照度值并将结果传输给LCD显示程序。

LCD显示程序设计主要负责将计算得到的光照度值显示在LCD屏幕上。

显示程序需要先初始化LCD显示屏，然后根据传输过来的数据进行显示。

总结基于STM32的光照度计设计是一种简单、高效的光照度测量方法。

该设计采用了TSL2591光照度传感器，具有高灵敏度、广泛的动态范围和高线性性等特点，能够实现高精度的光照度测量。

同时，STM32微控制器具有性能强大、功耗低、易于开发等特点，能够满足光照度计的数据处理和显示需求。

基于STM32的光照度计设计能够广泛应用于室内和室外照明系统的设计、建筑物立面的设计和日照分析等领域。

自制日光仪大班科学教案一、引言日光仪是一种能够模拟自然阳光，并以可见光和紫外线为主要光谱组成的仪器。

它能够用于研究光的特性、植物生长、光化学反应等领域。

在科学课堂中，自制日光仪可以帮助学生更深入地理解光的特性，培养他们的实践能力和科学探究精神。

本教案将介绍如何制作一个简易的自制日光仪，并指导学生进行实验。

二、材料准备1. 空心木箱：尺寸约为50厘米×50厘米×50厘米，没有密封的背面。

2. 玻璃板：尺寸与木箱的背面相同。

3. 透明塑料薄膜：尺寸与木箱的背面相同，用于覆盖玻璃板。

4. 透明胶带：用于固定玻璃板和塑料薄膜。

5. 胶水或胶枪：用于固定木箱和玻璃板。

6. 灯泡：选择较大功率的日光灯泡，以确保光照强度足够。

7. 灯座和插线板：用于固定灯泡并接通电源。

8. 电源插头：用于将插线板接入电源。

三、制作过程1. 将木箱底部打开，使其成为一个开放的箱子。

确保箱子内外表面没有突出物，以免影响光的传播。

2. 在箱子的背面适当位置处，用胶水或胶枪固定玻璃板。

确保玻璃板与箱子紧密贴合，不留空隙。

3. 使用透明胶带将塑料薄膜覆盖在玻璃板上，并用胶带固定四周。

这样做的目的是防止灯光漏出，同时确保光线能够通过透明塑料薄膜进入箱子内部。

4. 在箱子内部的底部固定好灯座，并将灯泡插入灯座中。

5. 将插线板连接到灯座，并使用电源插头将插线板接入电源。

确保电源线长短适中，不会引起安全隐患。

四、实验过程1. 将制作好的日光仪放置在室内，确保它的背面对着阳光较强的窗户。

如果室内的阳光较弱，可以考虑将日光仪放置在室外进行实验。

2. 打开灯泡开关，观察箱子内部的光照变化。

可以用眼睛直接观察，也可以使用光敏电阻等光学测量仪器进行定量测量。

3. 在不同时间段内，记录日光仪内光照强度的变化。

可以每隔一段时间测量一次，以获得光照强度的变化趋势。

4. 将实验结果整理成表格或绘制成图表，以便于后续的分析和讨论。

五、实验拓展1. 可以尝试使用不同功率和类型的灯泡来观察它们对光照强度的影响。

光照度计的设计⽣产实习报告书系部名称：学⽣姓名：专业名称：班级：时间：1．⽣产实习题⽬光照度计的设计、仿真与制作 2．任务和要求（1）利⽤硅光电池将接收到的光信号转换成电信号；（2）利⽤A ／D 转换器ICL7107将输⼊的模拟电压信号转化成数字信号；（3）通过LED 共阳极数码管将该输出值直接显⽰，由此构成数字照度计。

3．总体⽅案的选择4．单元电路的设计照度是受光照平⾯上接受的光通量的⾯密度。

数字照度计是⽤于测量被照⾯上的光照度的仪器，是光学测量中⽤得最多的仪器之⼀。

本设计的照度计由光度头和读数显⽰器两部分组成。

（1）光度头的设计硅光电池是⼀种能将光能直接转换成电能的半导体器件。

它实质上是⼀个⼤⾯积的半导体PN 结。

硅光电池的基体材料为⼀薄⽚P 型单晶硅，其厚度在0.44mm 以栅状电极下，在它的表⾯上利⽤热扩散法⽣成⼀层N 型受光层，基体和受光层的交接处形成PN 结。

在N 型受光层上制作有栅状负电极，另外在受光⾯上还均匀覆盖有抗反射膜，它是⼀层很薄的天蓝⾊⼀氧化硅膜，可以使电池对有效⼈射光的吸收率达到90%以上，并使硅光电池的短路电流增加25%-30%。

硅光电池的⼯作原理是光⽣伏特效应。

当光照射在硅光电池的PN 结区时，会在半导体中激发出光⽣电⼦⼀空⽳对。

PN 结两边的光⽣电⼦⼀空⽳对，在内电场的作⽤下，属于多数载流⼦的不能穿越阻挡层，⽽少数载流⼦却能穿越阻挡层。

结果，P 区的光⽣电⼦进⼊N 区，N 区的光⽣空⽳进⼊p 区，使每个区中的光⽣电⼦⼀空⽳对分割开来。

光⽣电⼦在N 区的集结使N 区带负电，光⽣电⼦光电转换前置放⼤A/D 模数转换器7107数码管显⽰在p区的集结使P区带正电。

P区和N区之间产⽣光⽣电动势。

当硅光电池接⼈负载后，光电流从P区经负载流⾄NE，负载中即得到功率输出。

图3是光电池的⼯作原理框图，光电池把接收到的光信号转变为与之成正⽐的电流信号，再经I/V转换模块把光电流信号转换成与之成正⽐的电压信号。

自制简易照度表为了保护中小学生的视力和提高教学效果，国家教委规定了学校各种场所的照度标准。

如教室、实验室的课桌面为150勒克司，美术室，阅览室的桌面为200勒克司等。

但一般学校没有照度表，因此无法检查以上场所的采光否符合要求。

所以，自制一简易照度表，是很有必要的。

本文介绍的简易照度表，制作简单，成本低廉（约几元钱），完全能满足以上场所的测光需要。

简易照度表的原理如图1所示。

将太阳能电池接在运放的反相输入端，运放的同相输入端接地。

这时，运放的输出电压与太阳能电池受的光线照度成线性关系：F F I R V =0，其中，)(10007A LSI F μ=。

S为太阳能电池的受光面积，L 为照度，在R F 一定时，利用一直流电压表，接在V 0端，由V 0就可推算出照度L 。

具体制作原理如图2。

K 1K 2为一自锁互锁开关。

光电池型号为SPD —570，其受面积S=35平方毫米。

当K 1闭合，如光电池受到122勒克司的光照时，则V 0=3伏。

当K 2闭合，光电池受到1220勒克司的光照时，V 0=3伏。

为了便于制作，附表给出了使用SPD—570型号的光电池时，输出电压与对应照度的数值。

实际制作时，可以直接将它刻在直流电压表时。

（如果使用的太阳能电池受光面积不同，输出的电压与此同时照度表对应的数值与附表不同，请按照前面介绍的公式计算）。

由于该装置体积小，可以将它直接放入电压表内，也可以装在一塑料小盒中。

电源用9伏迭层电池。

光电池单独装在一玻璃盒中，如图3所示。

使用时，选择好量程，将电池盒子放在待测光处，就可由表上直接读出该处的照度。

附表：。

【doc】光照度检测仪的设计光照度检测仪的设计2o12年3月繁3期虐子茼ELECTRONICTESTMar.2o'2No.3光照度检测仪的设计?王莹莹,徐玉珍,洪耀,叶国文(丽水学院工学院,浙江丽水323000)摘要:在公路隧道交通中,照度的测量和控制是很常见的.基于此设计一种具有自动量程转换功能,测量精度高,成本低的工控型数显照度计.本设计是以单片机ATMEGA8为核心部件的测量系统,硬件部分主要由信号采集,信号放大,A/D转换,数码显示和Rs485通讯接IZI几部分.整个系统软件部分主要有:传感器数据采集模块,光亮度检测模块,通讯接IZI模块,光亮度显示模块.通过实验测试,本系统设计合理,其测量范围,分辨率,光谱响应误差基本上达到了设计的要求.关键词:光照度;变送器;单片机;通讯中图分类号:TP393文献标识码:BLightdetectordesignandfabricationWangYingying,XuYuzhen,HongYao,YeGuowen (LishuiUniversityInstituteOfTechnology,LishuiZhejiang323000,China) Abstract:Inthehighwaytunneltraffic,theilluminationofthemeasurementan dcontrolisverycommon.Basedonthisdesignanautomaticrangeconve~ion,highaccuracy,lowerCOStindustrial —typedigitallightmeter.ThedesignisbasedonthecorecomponentsofthemicrocontrollerATMEGA8measurementsystem ,mainlybythesignalacquisitionhardware,signalamplification,A/Dconversion,digitaldisplayandRS485com municationinterfaceparts.Partofthesystemsoftwareare:sensordataacquisitionmodule,thelightintensitydetec tionmodule,communicationinterfacemodule,displaymodulebrightness.Throughexperimentaltests,thesystemdes ignisreasonable,andthemeasurementrange,resolution,spectralresponseerrorbasicallymeetthedesignrequirem ents.Keywords:illumination;transmitter;singlechipmicrocomputer;communication ?基金项目:浙江省新苗人才资助项目(2011R429017o2o12.30引言光是人类眼睛可以看见的—种电磁波,是生物生长和发育的必要条件之?,它对于世间万物有着不可或缺的影响.光照度与我们的生活息息相关,光照度的大小对我们的工作和生产都有很大的影响,如隧道,广场,场馆,工业现场,野外,水下(包括海底)等场所全天候的光度(照度或亮度)等地的照度不足,连续工作会引起视觉疲劳,大大降低工作效率,所以有必要对以上场所利用光照检测仪进行光照度测量控制.光照度检测仪是基于光探测器的照度测量仪表,是光强测量中用得最多的仪器之一,广泛应用于商业和工厂的照度测量.光照度检测仪也是照明设计和节约能源最基本的测量仪器.随着国民经济发展,特别是近年来工农业发展迅速,正在大量地使用各类光度仪器特别是光照度计,用来测量环境的照明情况.光照度检测仪是—种简易便携式的测量光强度的仪器,能快速准确地将所测量光的强度以数据的形式显示出来.系统设计及工作原理光照度检测仪原理框图如图1所示.圈1光照度检测仪原理框图此设计系统主要包括3个部分:光照度变送器,光照度检测板,光照度显示器.具体是以光亮度采样芯片将当前的,通过两线制接口传送给单片机,单片机将采样芯片送来的数据进行补偿算法获得精确实际采样值."光照度变送器"将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号."光照度检测板"采集'光照度变送器"输出的电压信号并转换为数字信号."亮度显示器"定时去读取"光照度检测板"的转换数据,做平均值计算得出光亮度值并在显示面板上显示照度数值."光照度检测板"和"亮度显示器"之间采用RS485通讯方式来实现数据传递."亮度显示器"有两个信号接口分别为: "D~AC数模输出接口"接到LED灯调光器的信号输入端 (LED调光器接收DC0—5V的直流电压信号). 2硬件电路设计本系统采用ATMEGA8单片机作为控制核心,控制系统主要包括RS485接口及变送器通讯,光照度监测板, A/D转换器,光照度显示器.系统硬件设计如图2所示.图2系统硬件设计图本设计采用了Atmel公司的单片机Atmega8作为控制核心.Atrnlega8是基于增强的AVRsc结构的低功耗8 位CMOS微控制器.由于其指令集以及单时钟周期指令执行时间,A_锄_ega8的数据吞吐率高达lMI】,MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾.CPU的31,3O脚为串行通讯口,28脚接RS485的收发控制端.本系统要保证下位机的数据高速,及时,准确地传送至单片机,RS485接口能更好满足本类系统的要求. CPU的23脚为ADC采样输入端实时采样光亮度传感器信号接收调理电路.本系统使用的传感器是JCJ100P照度变送器. JCJ100P照度变送器以标准模拟电压或电流变送器输出,标准RS一232或485通信接口,并可直接配接计算机. 其技术参数:工作电压1.12VDC~10%2.24VDC~10%照度传感器硅蓝光伏探测器测量范围1.02000Lux(中低照度)2.0,20,000Lux(中高照度)3.0—200,000Lux(强光源)准确度?7%输出信号0—5VDC4—20mA(两线制),其通讯协议采用标准MODBUS通讯协议,在使用组态软件时,须选用的设备为MODICON(莫迪康)的 2o12.3 PLC,MODBUS—RTU设备.此系统采用USART通用同步和异步串行接收器和转发器,它是一个高度灵活的串行通讯设备.显示电路的设计:本系统选用普通数码管显示模块, 用来显示此时光照度数值.3系统软件的设计该光照度系统的软件设计采用了结构化和模块化的设计方法,便于功能扩展,软件设计采用C语言编写.主要有以下八.个模块:传感器数据采集模块,光亮度检测模块,通讯接口模块,光亮度显示模块.此系统程序首先是对单片机系统的初始化,启动 ADC转换功能,取多次采样值的平均值为实际采样数据, 并转化为与亮度变送器对应的十六进制亮度单位数值,然后以光亮度采样芯片将当前的光照度数据转换成二进制值通过两线制接口传送给单片机,单片机将采样芯片送来的数据进行补偿算法获得精确实际采样值."光照度变送器" 通过其内部传感器转换将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号."光照度检测板"采集"光照度变送器" 输出的电压信号并转换为数字信号."亮度显示器"定时去读取"光照度检测板"的转换数据,做平均值计算得出光亮度值并在显示面板上显示照度数值.系统软件主框图如图3所示.N匝——豳图3系统软件主框图4现场测试结果本设计的光照度检测仪测量范围在0Lux-9999Lux, 精确度为1Lux,测量误差为:t:5Lux.在相同的照明条斗-下' 本光照度检测仪和标准照度计(TES一1332A照度测量范围在0Lux~2000Lux,分辨率0.1Lux)的测量值比较, 见表l.根据数据比较得出光照检测仪的误差在:1:5Lux 以内,设计合格.表1标准照度计和光照检测仪的测量值比较5结论本文设计的光照度计测量仪,具有自动量程转换功能,测量精度高,成本低等优点,经测试,该仪器各指标均达到设计要求,是一款性价比较高的光照度检测仪. 参考文献[1】朱小清,詹云翔.光度测量技术及仪器【M】.北京:中国计量出版社,2007:16—18.【2】李行善,左毅,孙杰,等动测试系统集成技术【M】.北京:电子工业出版社,2004:8-9.【3】叶国文.基于单片机的温湿度变送器的设计【J】.微计算机信息,2008,24(23):126—128.[4】白泽生'白宗文.一种简易光照度检测电路的设计[J】.现代电子技术,2006(11):91—92.【5】王莘之.单片机应用系统抗干扰技术【M】.北京:北京航空航天大学出版社,2000:10—13.[6]6刘彬,张秋掸.光电检测前置放大电路的设计[J].燕山大学,2003,27(3):193—196.[7】曹国华,高艺.高速嵌入式单片机与接口技术[M】.北京: 国防工业出版社,2005:9—24.[8】钟波,丁永刚.基于ATMEGA8的温湿度系统的设计[J】. 电子测试,2009(3):43—46.作者简介:王莹莹.本科在读.主要研究方向为传感器智能仪器等.叶国文.高级工程师.硕士.主要研究方向为传感器,信号处理与分析等.E-mail:yeguowen2@126.corn _。

简易照度计设计1实验任务1.1实验目的1，了解光敏二极管的基本特性。

2，设计和制作简易照度计。

1.2 实验要求1，根据参考电路，分析照度计的基本工作原理。

2，测量光敏二极管的基本资料。

3，根据光敏二极管的基本特性,设计和制作1000LUX的简易照度计。

1.3 实验所需器材电阻，电位器，运算放大器，正负12V电源，负9V电源，51单片机，数码管，高压汞灯，连接线照度计设计模板（电路板），光敏二极管（日光型，响应波长在5000埃到6000埃），万用表。

1.4 设计内容1，根据电路图制作照度计实验模板。

2，调节照度计旋钮使光敏二极管处的照度为100LUX，并保持该照度不变，然后将光敏二极管接入IC1的输入端，并将K置于1的位置使光敏二极管处于0偏压的状态，测量该照度下光敏二极管的光电流。

3，测量不同照度下（200,300，400,500,600 700,800LUX）光敏二极管的光电流，并做出照度—电流曲线。

4，将K置于2,3的位置给光敏二极管的正极加上一个负偏压并测量出该电压的大小，重复2,3步的内容，做出照度计—电流曲线，并比较。

5，根据不同照度计下的输出电压设计制作简易照度计。

2设计原理2.1 基本理论硅光电池是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件，它实质上是一个大面积的半导体PN结，其工作原理是光生伏特效应。

当光照射在硅光电池的PN结区时，会在半导体中激发出光生电子-空穴对。

PN结两边的光生电子-空穴对在内电场作用下，多数载流子的不能穿越阻挡层，而少数载流子却能穿越阻挡层，结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入P区，使每个区中的光生电子-空穴对分割开来。

光生电子在N区的集结使N区带负电，光生电子在P区的集结使P区带正电。

P区和N区之间产生光生电动势。

当硅光电池接入负载后，光电流从P区经负载流至NE，负载中就会有功率输出。

利用AT89C51芯片实现控制电路，用ADC0809模数转换器实现模拟信号和数字信号的转换。

设计题目光电检测系统设计-光照度计的设计成绩课程设计主要内容1.光辐射的相应于人眼的光谱光视效率相一致；2.对不同方向入社的光辐射如何余弦关系，即具有余弦修正器；3.有较大的线性范围，环境温度变化对引起的影响小；4.具有相应键盘输入控制和结果显示。

指导教师评语建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。

签名： 201 年月日目录一、功能概述1、光度学中基本量 (5)（1）光通量定义（2）光亮度定义（3）光照度定义2、光照度计设计思路 (6)3、照度计的余弦校正 (6)4、框图 (7)5、硅光电池 (7)二、系统硬件总体设计方案 (8)三、实现方案1、硬件电路 (9)2、光谱光视效率 (9)3、软件程序 (11)四、调试过程及结论 (14)五、心得体会 (15)六、参考文献 (17)光照度计的设计一、 功能概述1、 光度学中基本量在光辐射测量中，与能量有关的量有两类:一是物理的，即客观的，叫做辐射度学量，简称为辐射量；另一类是生理的，即主观的，叫做光度学量，简称光度量。

前者表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小，后者表示人的视觉系统主观上感受到的那部分辐射能的强度。

（1）光通量 (luminousflux)光源在单位时间内发出的光量称为光通量，在光度学中，光通量是从辐射通量导出的量，它明确地定义为能够被人眼视觉系统所感受到的那部分辐射功率的大小的量度。

单位是流明 (inmen)，符号为 lm ，表达式为:ΦL = dQv /dS(2) 光亮度(luminanee) L v ，一个面光源，除了可以用发光强度来描述它在某一个方向上的发光能力之外，还要知道它每一单位面积在这个方向上的发光能力，以便比较两种不同类型光源的明亮程度，这就要用到亮度这个概念。

它表示每单位面积上的发光强度，即:L L =dI L /dS光亮度的单位为坎德拉第每平方米(cd/mZ)。

毕业设计开题报告测控技术与仪器便携式光照度检测仪的设计1前言部分近几年来, 随着我国从传统农业向优质、高产、高效的现代化农业不断迈进, 对温室光照检测的要求也越来越高, 应用领域也在迅速扩大。

光照是植物进行光合作用不可缺少的条件, 但是过强的光照却促进了水分蒸发, 严重的会灼伤叶面。

而在温室生产中, 还会经常遇到光照很弱, 需要补光的情况。

在这种情况下, 对光照进行实时自动检测, 判断什么时候光照强需要遮光, 什么时候光照弱需要补光就显得非常重要。

但是, 目前绝大多数光照检测仪虽然量程较宽, 可在使用时却需要操作人员根据具体的光照情况手动切换测量档位。

这不仅给检测带来了很多不便, 更严重的是阻碍了光照实时自动检测与控制的实现。

因此, 研制一种量程宽、精度高和智能换档的光照检测仪对提高温室监控系统的自动化水平, 提高光能的利用率, 促进植物生长, 节能增效都有重要的意义。

在人们的生活、工作和娱乐中，健康用眼是反复被强调指出的一点，但在日常生活中，用眼卫生的情况却难尽人意，视力减退、下降和视疲劳引发的干眼症等症状和疾病发生率越来越高。

这一方面是因为人们健康用眼的意识不够，例如在工作和学习中，投入的研究一个问题或者阅读书写时，往往容易忘记时间，很难做到每隔一段时间即通过远眺、眼保健操等方式让眼睛暂时休息；另外一方面，人们很难仅凭经验就对光照环境是否适合用眼做出准确的判断，举例来说，世界卫生组织认可的满足阅读书写条件的光照度的阈值是250克勒斯至1250勒克斯（LUX－光照度单位），低于此照度阈值范围的下限或者高于此照度阈值范围的上限的环境均不适合阅读，而现实生活中很难有人能准确判断周围的光照环境是否符合上述标准，虽然自我感觉“能看清”，但事实上很多时候光照度是不符合要求的，而且世卫组织提出的满足阅读书写的光照度阈值范围较宽，不难想象的是，在250－1250LUX这个范围内，在300LUX的光照度下不间断用眼的时间的和在1200LUX的光照度下阅读不间断用眼的时间显然是不同的。

简易照度计设计报告设计人：班级：学号：院系：简易照度计设计报告一、设计目的1、了解光电二极管的基本特性2、利用所学知识及查找资料设计简易的照度计3、提高自身动手和思考能力二、原理方案设计1、传感器设计原理光电二极管是一种光生伏特器件，在反偏置电压状态下，PN节接受光子形成电子空穴对，从而形成光电流。

光电二极管的光生电流为：又因为光电二极管和普通二极管的伏安特性曲线相同，那么在一般状态下的电流方程为：因为光电流方向是与正向偏置电流方向相反的，则光电二极管的全电流方程为：光电二极管灵敏度为：因为光电二极管灵敏度与二极管本身性质有关，而且光电二极管的暗电流很小，可以忽略不计，则可以得出光电二极管电流与辐照度的关系：又辐照度与辐通量的关系为：在平均平面可认为：则综上所述，可把光电流和光照度的关系定为：*为何不采用光敏电阻：受温度影响较大；响应速度不快，在ms到s 之间，延迟时间受入射光的光照度影响（光电二极管无此缺点，光电二极管灵敏度比光敏电阻高），所以本设计采用光电二极管。

2、光电变换电路根据光电二极管光电流随光照强度变化而变化和光电二极管与环境温度相关的原理，设计出具有温度补偿功能的光电变换电路。

如图1-1图中D0为测光光电二极管，D1为温度补偿光电二极管，由R0、R1和两个光电二极管及差分运算放大器减法电路组成光电变换电路。

在背景光照下可调整可变电阻R1使运放输出端为0，当测光光电二极管光敏面上的光照度发生变化时，D0的光电流变化，运放输入正极的电压因而变化，从而实现光电变换。

补偿光电二极管D1被遮蔽（不能接受被测光）并与测光光变二极管D0一同放入相同温度环境下，且要求D1、D0的特性相同。

这样温度变化使两个光电二极管的温度漂移相同，产生的漂移电压经过减法电路就得出被补偿过的测感电压。

通过差分式集成运放减法电路实现抑制温度的零点漂移。

图1-1若以R0端电压为V0，另一端是V1，那么输出电压是：其中将上式带入输出电压方程得到：式中1I为补偿管的光电流，0I为测光管的光电流。

光照度计的设计一、 功能概述1、光度学中基本量在光辐射测量中，与能量有关的量有两类:一是物理的，即客观的，叫做辐射度学量，简称为辐射量；另一类是生理的，即主观的，叫做光度学量，简称光度量。

前者表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小，后者表示人的视觉系统主观上感受到的那部分辐射能的强度。

（1）光通量 (luminousflux)龟，光源在单位时间内发出的光量称为光通量，在光度学中，光通量是从辐射通量导出的量，它明确地定义为能够被人眼视觉系统所感受到的那部分辐射功率的大小的量度。

单位是流明 (inmen)，符号为 lm ，表达式为: ΦL = dQv /dS(2) 光亮度(luminanee) L v ，一个面光源，除了可以用发光强度来描述它在某一个方向上的发光能力之外，还要知道它每一单位面积在这个方向上的发光能力，以便比较两种不同类型光源的明亮程度，这就要用到亮度这个概念。

它表示每单位面积上的发光强度，即:L L =dI L /dS光亮度的单位为坎德拉第每平方米(cd/mZ)。

式中的面积，应该理解为一个面在观察方向上的正投影面积。

因此，若观察方向与该面的法线夹角为 0时，上式将变为:L L = dI L /dScos(θ)所以，光源的光亮度可定义为:在表面一点处的面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。

由于I L = D φL/d Ω故有L L =d 2ΦL /d ΩdScos(θ)该式是光亮度的较通用的定义式。

由该式可知，亮度不仅可用来描述一个发光面，而且还可以用来描述光路中的任意一个截面，如一个透镜的有效面积、一个光阑所截的面积或一个象的面积等。

此外，还可以用亮度来描述一束光，光束的亮度等于这个光束所包含的光通量除以这束光的横截面和这束光的立体角。

(3)光照度在光接收面上一点处的光照度等于照射在包括该点在内的一个面元上的光通量除以该面元的面积ds 。

即:E L =d ΦL / ds2、光照度计设计思路光照度计首先需要光电转换步骤，将光的强弱转化为电的强弱，最佳转换关系是线性关系，如果是非线性，需要定标才可。

实验三、光照度计设计实验一、实验目的1、了解和掌握光电池在光照度计上的应用原理2、了解和掌握光照度计结构原理3、了解和掌握光照度计电路设计原理二、实验内容1、光照度计测量光照度实验2、光照度计设计实性验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光照度计&光功率计设计模块3、照度计探头4、连接线4、万用表四、实验原理光照度是光度计量的主要参数之一，而光度计量是光学计量最基本的部分。

光度量是限于人眼能够见到的一部分辐射量，是通过人眼的视觉效果去衡量的，人眼的视觉效果对各种波长是不同的，通常用V（λ）表示，定义为人眼视觉函数或光谱光视效率。

因此，光照度不是一个纯粹的物理量，而是一个与人眼视觉有关的生理、心理物理量。

光照度是单位面积上接收的光通量，因而可以导出：由一个发光强度I的点光源，在相距L处的平面上产生的光照度与这个光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比，即：2E/LI式中：E——光照度，单位为Lx；I——光源发光强度，单位为cd；L——距离，单位为m。

光照度计是用来测量照度的仪器，它的结构原理如下图所示：图 3-1图中D为光探测器，图3-2为典型的硅光探测器的相对光谱响应曲线；C为余弦校正器，在光照度测量中，被测面上的光不可能都来自垂直方向，因此照度计必须进行余弦修正，使光探测器不同角度上的光度响应满足余弦关系。

余弦校正器使用的是一种漫透射材料，当入射光不论以什么角度射在漫透射材料上时，光探测器接收到的始终是漫射光。

余弦校正器的透光性要好；F为V（λ）校正器，在光照度测量中，除了希望光探测器有较高的灵敏度、较低的噪声、较宽的线性范围和较快的响应时间等外，还要求相对光谱响应符合视觉函数V（λ），而通常光探测器的光谱响应度与之相差甚远，因此需要进行V（λ）匹配。

匹配基本上都是通过给光探测器加适当的滤光片（V（λ）滤光片）来实现的，满足条件的滤光片往往需要不同型号和厚度的几片颜色玻璃组合来实现匹配。

制作一个新型的太阳高度测量仪。

㈠、材料：半径为5厘米的量角器1个，大头针2个，6厘米×17厘米、 4厘米×30厘米硬纸板各1张，0.8厘米×5厘米复印纸1小片。

㈡、制作方法：1、将一大头针用火烧热后穿过量角器的原点，并使之与量角器的正面相垂直。

2、在6厘米×17厘米的硬纸板中间粘一双面胶带，将量角器的圆弧一边垂直粘贴于硬纸板上（即把量角器圆弧面向下，倒立垂直于桌面，再把硬纸顺着圆弧面粘于量角器的圆弧面上），硬纸片也卷成了一半圆弧状。

3、用4厘米×30厘米硬纸板做成一个纸环。

4、将0.8厘米×5厘米复印纸1小片剪成一小箭头，末端打一小孔，小箭头前方粘贴一根大头针（为使粘贴得平服，可将大头针帽去掉），使箭头的前端较重。

5、将做好的小箭头，穿在量角器的大头针上，使之能灵活转动。

再将粘有量角器的半圆弧状硬纸片，放到做好的纸环上。

太阳高度测量仪即制作完成。

㈢、使用方法：1、让量角器的0刻度向着太阳，转动测量仪，圆弧形纸片上不出现量角器的影子，即代表测量仪正对着太阳。

同时，使小箭头与90度刻度重合，表明测量仪已处一水平状态。

2、此时，量角器原点上的大头针影子就会投射在圆弧形纸片上。

读出影子所指示的刻度值，即为当时的太阳高度。

●举一反三1、提问：在我国，一年中也有气候的寒暑变化，你觉得与什么有关？是否也与太阳的高度有关呢？2、在每月选择两天，测量正中午的太阳高度，记录在表格中，一年后对数据进行分析，你能得出什么结论？3、从网上或其他途径查找资料，看看还有哪些测量太阳高度的方法。

你有什么新的方法来测量太阳的高度？下面是从网上搜集的一段资料，供同学们阅读。

汉代天文学家采用下面的办法来测量太阳的高度：如图，选定夏至这一天，在南北相隔1千里的两个地方A和B,各立一根8尺长的标竿AM和BN,同测出太阳的影子AE和BC的长度的差为1寸，从而应用公式算出了太阳的高度。

自制神器和阳光作者：任博丞来源：《学与玩》2019年第06期太阳是距离地球最近的恒星，它源源不断地为地球提供热量。

我想，如果太阳是一个巨大的灯泡，它的功率到底是多少瓦呢？我利用简单的材料制作了一只简易的测定仪，来测量太阳的光度（太阳一秒钟释放的能量）。

; ; 工具材料木质米尺一把，200瓦、40瓦、25瓦白炽灯泡各一只，灯泡底座2个，导线及电源，打印纸（A4规格）一张，食用油少许，废旧硬塑料卡片两张; ; 制作步骤1.在一张打印纸的中心滴两滴油，油滴扩散后，纸的中心变得透明，这张纸就成了浮油光度计。

2.把灯泡底座固定在米尺的两端，在两端分两组安装40瓦、25瓦灯泡，并通電点亮灯泡。

3.在米尺间移动纸张，直到观测到浮油点消失，记录此刻纸张至两端灯泡的距离（每组重复三次），并统计数据。

4.单位面积的能量计算公式： ; ; ; ; ; 。

其中，P为光源的光度（功率），d为观测点距光源的距离，E为在该点单位面积接收到的光源能量。

在刚才的测量中，当浮油点消失时，浮油光度计两侧的光源到达浮油点的能量是相等的。

在这种情况下，通过测试数据的比较，可以看到两侧光源的能量基本相等，则可推导出下面的公式：其中d，为日地距离，通过查阅天文资料，可知日地距离的数值为149597870700米，现在只要测量出固定光源到光度计的距离d₂ ，就可以计算出太阳的光度。

5.深入改造：在上面的步骤中我发现，由于浮油光度计不能固定，所以在移动过程中，数据有一定误差，也会影响到下一步计算太阳光度的精度，我决定对现有的工具进行改造我把两张硬塑料卡片掏出滑槽，一张安装在米尺前端作为观测孔，另一张在中心位置贴上浮油光度计，可以进行自由滑动。

考虑到太阳的光度很强，我选择了200瓦灯泡，将灯泡与米尺固定，终于制成了一只简易光度测定仪。

; ; 测量方法在光照充足的晴天，我利用自制的光度测定仪，在室外进行了观测，具体步骤如下：1. 打开200瓦灯光灯座电源。

简易照度计设计报告设计人班级：学号：院系：指导老师：简易照度计设计报告引言：光照度是农作物生长的重要参数之一，在设施农业中光照度的检测越来越得到科技工作者的重视。

目前设施农业温室大棚环境控制用的光照度检测电路中，所使用的敏感元件大多为硅光电池。

而本次的设计将采用光敏电阻，它有许多优点，其内部的光电效应和电极无关，即可以使用直流电源，灵敏度和半导体材料以及入射光的波长有关，环氧树脂胶封装、可靠性好、体积小、灵敏度高、反应速度快、光谱特性好，为此采用光敏电阻设计出一种简单实用的光照度检测电路。

一、设计目的1、了解光敏电阻的基本性质，测出相关数据绘制它的光照特性曲线。

2、利用所学知识及查找资料设计简易的照度计3、提高自身动手和思考能力4、学习了解设计性实验的基本方法。

二、光照检测电路（一）主要器件介绍1、光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。

在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。

入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。

在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随光强的增大而变大，从而实现光电转换。

光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可加交流电压。

2、场效应管工作原理用一句话说，就是“漏极-源极间流经沟道的ID，用以栅极与沟道间的pn结形成的反偏的栅极电压控制ID”。

更正确地说，ID流经通路的宽度，即沟道截面积，它是由pn结反偏的变化，产生耗尽层扩展变化控制的缘故。

在VGS=0的非饱和区域，表示的过渡层的扩展因为不很大，根据漏极-源极间所加VDS的电场，源极区域的某些电子被漏极拉去，即从漏极向源极有电流ID流动。

从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型，ID饱和。

将这种状态称为夹断，这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡。

在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动，在理想状态下几乎具有绝缘特性，通常电流也难流动。