Экспериментальное исследование датчика освещенности.

Пояснения к работе.

Общие сведения.

В лабораторной работе исследуется датчик освещенности АРDS-9007 фирмы Avago.

2. Описание лабораторной установки для изучения датчика освещённости.

Прежде, чем приступить к экспериментальному исследованию датчика люксметр, необходимо ознакомиться с его принципом действия и схемой расположения гнезд по мнемограмме на стенде. Необходимо также изучить

назначение элементов стенда.

Обратите внимание на то, что корректная работа датчика возможна только при корректной установке модуля. Гнезда выходных сигналов датчика освещённости расположены на верхней крышке минимодуля.

Проверка работоспособности экспериментальной установки.

Для проверки работоспособности необходимо:

- подключить стенд с помощью сетевого кабеля к сети 220 В, 50 Гц;

- установить модуль люксметра в поле «Датчики освещённости и света»;

- соединительными проводами подключить выходные клеммы регулятора напряжения с входными клеммами поля «Датчик освещенности». При этом последовательно в цепь включить амперметр РА1, а параллельно – вольтметр PV1. Оба измерительных прибора должны быть в режиме измерения постоянного тока и напряжения. Выходы модуля люксметра подключить к входам мультиметра, работающего в режиме измерения постоянного напряжения до 20 В. Галетный переключатель «Множитель» установить в положение «=»;

- включить выключатель SA1. Проверить ток через амперметр РА1, он должен регулироваться при вращении ручки регулирования напряжения, при этом светодиод внутри модуля люксметр должен плавно изменять яркость свечения;

- на индикаторе мультиметра должны присутствовать показания напряжения; которые должны изменяться при вращении ручки регулирования напряжения;

- выключить стенд выключателем SА1.

Экспериментальное исследование датчика освещенности.

4.1. Снятие экспериментальной характеристики зависимости напряжения на выходе оптического датчика от освещённости искусственным источником света.

Для снятия экспериментальной характеристики подключить модуль оптического датчика освещённости в соответствующее ему гнездо «Датчик освещённости и света» на панели стенда. Модуль должен быть установлен так, чтобы рисунок на нём был правильно ориентирован. Надеть сверху на минимодуль непрозрачный футляр из комплекта стенда для защиты

датчика от внешней засветки.

Подключить светодиод модуля освещённости люксметр (клеммы «+IК» и «-IN») через амперметр РА1 к регулируемому блоку питания. Для этого нужно собрать схему. Внимание, выходные клеммы «U_OUT» и «GND» датчика люксметр находятся на верхней части минимодуля, их и следует соединить с мультиметром.

Перевести ручку регулирования напряжения в нулевое положение. Переключатель мультиметра перевести в положение OFF. Предъявить схему, подключения и начальное состояние стенда для проверки преподавателю.

Включить питание выключателем SА1. Переключить мультиметр в режим измерения постоянных напряжений на предел измерения 20В. Проверить ток через амперметр РА1, он должен быть равен 0.

Зафиксировать показания мультиметра в таблице 2.

Таблица 2.

	Измерение	Расчет
№ п/п	Ток через светодиод I, мА	Выходное напряжение оптического датчика Uопт, B	Освещенность Е, лк E=k*I; k=120
		0,8
		1,1
		1,2
		1,3
		1,31
		1,33
		1,34
		1,35

Плавно увеличивать напряжение питания минимодуля люксметр, контролируя ток через него по амперметру РА1. Довести ток до ЗмА. Зафиксировать показания. Продолжать опыт, увеличивая напряжения источника питания и фиксируя показания выходного напряжения датчика через каждые 3 мА (ток светодиода 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 21, 24 мА). Рассчитать освещенность в Люкс из тока через светодиод по формуле и занести в таблицу:

Е = к-1,

где I - ток через светодиод,

к - коэффициент пересчёта равный 120.

Построить в отчете график зависимости выходного напряжения датчика люксметр от освещённости на графике с логарифмической сеткой.

Провести касательные к графику U_опт (Е). Графически оценить абсолютную погрешность измерений в процентах. Сделать вывод о функционировании датчика освещенности. Сделать вывод о наличии логарифмической зависимости выходного напряжения датчика от освещённости.

4.2 Снятие показаний освещенности помещения естественными и искусственными источниками света.

Если схема экспериментальной установки осталась собранной – разобрать ее, оставив лишь соединение выхода оптического датчика «U_OUT» и «GND» с мультиметром. Надеть сверху на минимодуль непрозрачный футляр из комплекта стенда для защиты датчика от внешней засветки в начале эксперимента.

Перевести регуляторы напряжения U_m на модуле питания в нулевое положение. Переключатель мультиметра перевести в положение OFF. Предъявить схему подключения для проверки преподавателю.

Включить питание выключателем SА1. Переключить мультиметр в режим измерения постоянных напряжений на предел измерения 20В.

Первоначально люксметр закрыт футляром, занести в таблицу 3 показания мультиметра для темнового напряжения датчика.

Таблица 3.

	Измерение	Расчет
№ п/п	Условия освещенности	Выходное напряжение оптического датчика Uопт, В	Освещенность Е, лк Расчет по графику
	Футляр закрывает свет на датчик	0,24	28,8
	Футляр открыт, свет притушен	0,34	40,8
	Футляр открыт, свет полностью включен	0,56	67,2

 

Снять защитный футляр с минимодуля. Корпус минимодуля изготовлен из прозрачного пластика и будет пропускать дневной свет и свет от источников искусственного освещения на датчик люксметр.

Занести в таблицу 3 напряжения получаемые с выхода датчика для различных условий освещенности, например при полностью включенном искусственном освещении и притушенном. Можно добавлять различные условия освещённости, например закрывать и открывать шторы на окнах, это зависит окружающих возможностей лабораторного помещения.

Закончив опыты, перевести значения выходного напряжения оптического датчика в освещённость Е с помощью графика.

Сделать заключение о внешней освещенности рабочего места при различных условиях.