Цель работы
1. Изучить принцип действия и основные характеристики датчика освещённости.
2. Самостоятельно изучить принцип работы, назначение и технические характеристики оптического датчика освещённости, схему подключения.
3. Ознакомиться с методами экспериментального исследования нелинейных датчиков и определения точности преобразования освещённости в напряжение.
4. Сравнить экспериментальные характеристики теоретическими и оценить погрешности.
Программа работы
Дома изучить самостоятельно принцип действия датчика освещённости по Прил. 4.
В лаборатории:
а) пройти собеседование по теоретической части;
б) проделать серию экспериментов, предложенных в методическом пособии;
в) проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы;
г)выполнить отчёт о проделанной работе.
Пояснения к работе
Общие сведения
В лабораторной работе исследуется датчик освещённости APDS-9007 фирмыAvago.
Теоретический материал пол оптическим датчикам, а также технические характеристики изучаемого в лабораторной работе датчика представлены Прол. 4.
Описание лабораторной установки для изучения датчика
Прежде, чем приступить к экспериментальному исследованию датчика люксметр, необходимо ознакомиться с его принципом действия и схемой расположения гнёзд по мнемограмме на стенде.Необходимо также изучить назначение элементов стенда.
схема расположения генератора напряжения и соответствующего поля лабораторного стенда для измерения параметров датчика освещённости представлена на рис.1.
На рис. 1 видно установочное гнездо "Датчики освещённости и света", в которое устанавливается модуль люксметра. Обратите внимание на то, что корректная работа датчика возможна только при корректной установки модуля. Гнёзда выходных сигналов датчика освещённости расположены на верхней крышке минимодуля. Внешний вид минимодуля представлен на рис. 2.
3. Экспериментальное исследование датчика освещённости
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 соответствующие 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 внешнеё засветки.
Подключить светодиод модуля освещённости люксметр (клеммы "+IN" и "-IN" через амперметр РА1 к регулируемому блоку питания. Для этого собрать схему по рис. 3. Внимание, выходные клеммы "Uout" 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 для проверки преподавателю.
Включить питание выключателем SA1. Переключить мультиметр в режим измерения постоянных напряжений на предел измерения 20В. Проверит ток через амперметр РА1, он должен быть равен 0.
Зафиксировать показания мультиметра в табл. 1.
| Измерение | Расчёт | ||
| № п\п | Ток через светодиод 1, мА | Выходное напряжение оптического датчика Uопт, В | Освещённость Е, лк |
| 0,20 | |||
| 2,70 | |||
| 1,15 | |||
| 1,20 | |||
| 1,30 | |||
| 1,32 | |||
| 1,34 | |||
| 1,36 | |||
| 1,37 | |||
| 1,38 |
Плавно увеличить напряжение питания минимодуля люксметр, контролируя тк через него по амперметру РА1. Довести ток до 3мА, Зафиксировать показания в таблице 1. Продолжить опыт, увеличивая напряжения источника питания и фиксируя показания выходного напряжения датчика через каждые 3мА (ток светодиодов 0,6,9,12,15,18,21,24 мА). Рассчитать освещённость в Люкс из тока через светодиод по формуле и занести в таблицу:
Е=k*I
где I - ток через светодиод, k - коэффициент пересчёта равный 120.
Построить в отчёте график зависимости выходного напряжения датчика люксметр от освещённости на графике с логарифмической сеткой рис. 4.
Рис. 4. Параметры разметки сетки для графика зависимости Uопт(L)
Провести касательные к графику Uопт (Е). Графически оценить абсолютную погрешность измерений в процентах. Сделать вывод о функционировании датчика освещённости. Сделать вывод о наличии логарифмической зависимости выходного напряжения датчика от освещённости.
4.2. Снятие показаний освещённости помещения естественными и искусственными источниками света.
Если схема экспериментальной установки осталась собранной - разобрать её, оставив лишь соединение выхода оптического датчика "Uout" 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 Um на модуле питания в нулевое положение. Переключатель мультиметра перевести в положение OFF. Предъявить схему подключения для проверки преподавателю.
Включить питание выключателем SA1. Переключить мультиметр в режим измерения постоянных напряжений на предел измерения 20в.
Первоначально люксметр закрыт футляром, занести в табл.2 показания мультиметра для темнового напряжения датчика.
| Измерение | Расчёт | ||
| № п\п | Условия освещённости | Выходное напряжение оптического датчика Uопт, В | Освещённость ь  лк
k = 120
|
| Футляр закрыт, света нет | 0,24 | 28,8 | |
| Футляр открыт, свет потушен | 0,34 | 40,8 | |
| Футляр открыт, свет полностью включён | 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 табл.2 напряжения получаемые с выхода датчика для различных условий освещённости, например при полностью включённом искусственным освещении и притушенном. Можно добавлять различные условия освещённости, например закрывать и открывать шторы еа окнах, это зависит от окружающих возможностей лабораторного помещения.
Закончив опыты, перевести значения выходного напряжения оптического датчика в освещённость Е с помощью графика (рис.5).
Сделать заключение о внешней освещённости рабочего места при различных условиях.
Сравнит освещённость рабочего места с таблицей рекомендуемых условий освещённости Прил.4. Какую пользу может принести измерение и последующая корректировка освещённости рабрчего помещения на производстве?
Зависимость Uопт(Е)
