高精度照度计的设计(2)

大连理工大学硕士学位论文

摘要

在建筑、影视和医疗卫生等行业中，照度的测量是很常见的，而且要求测量的精度

很高。本文设计了一种具有自动量程转换功能、测量精度高、成本低的数显照度计。

本系统是以单片机ＡＴ８９Ｃ５１为核心部件的测量系统，它包括信号采集、信号放大、

Ａ／Ｄ转换、液晶显示、键盘和Ｒｓ一２３２通信接口部分。

首先，本文选用了光谱响应范围宽，响应时间短，光电转换效率高、ＰＮ结面积大的

的硅光电池作为照度计的光电转换的探头，并把它做成一个单独的光探头，并加了矿以）

滤光器和余弦修正器，与机身分离，更加适应余弦定律，提高了测量的精度和范围。其

次，本文重点做了以下工作：（１）光电转换前置放大电路的设计：为了提高照度计的测

量准确度，确保光电问的线性关系，本设计把运算放大器接成电流电压变换器的形式，

一方面可得到零负载效应；另一方面，短路电流通过反馈电阻变成电压量，实际效果相

当于流过一个负载电阻形成的压降。（２）自动量程转换电路的设计：由于可见光照射硅

光电池时产生的光电流范围太大，为了保证Ａ／Ｄ转换的精度。本设计选用通道电阻很小

的ＭＡＸＩＭ公司生产的４６０２模拟开关来实现量程之间的切换，量程切换由单片机控制。

（３）显示电路的设计：本系统选用ＴＣｌ６０２Ａ液晶显示模块，液显不影响照度值的测量而

ＬＥＤ显示时本身要发光对照度的测量有很大的影响。（４）标度变换方式的选择：本系统采

用了软件控制，克服了硬件控制费用高、占用线路板面积大，被标度变换的信号不很准

确，阻值受温度、湿度等环境的变化而漂移的缺点。最后，提出了影响照度计性能的抗

干扰的具体方法和措施。

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：硅光电池；量程转换；＾／Ｄ转换；单片机