79806

Разработка устройства для измерения освещенности и коэффициента пульсации светового потока

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Задача дипломного проекта заключается в разработке функциональной и принципиальной схем устройства, позволяющего произвести измерение освещенности в установленных пределах, а также коэффициента пульсации светового потока с погрешностью

Русский

2015-02-15

4.02 MB

56 чел.


МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра «Информационно-коммуникационные технологии»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломному проекту

На тему: «Разработка устройства для измерения освещенности и коэффициента пульсации светового потока»

Дипломник Ерёма Михаил Юрьевич

/

Руководитель проекта Сафонов Сергей Николаевич/

Допущен к защите_________________2011 г.

КОНСУЛЬТАНТЫ ПРОЕКТА:

Специальная часть ______________________  С. Н. Сафонов

Охрана труда  ______________________  Е. Б. Михайлов

Заведующий кафедрой ______________________  В. Н. Азаров

МОСКВА 2011 г.


Аннотация

Тема дипломной работы «Разработка устройства для измерения освещенности и коэффициента пульсации светового потока».

Исходя из поставленной задачи, в дипломной работе сформулированы требования к разрабатываемому устройству и выбрана элементная база. Разработана принципиальная схема устройства, программа для микроконтроллера, а так же конструкция печатного узла.

Дипломная работа содержит  134  листа.

Список литературы содержит  38  наименований.


Оглавление

[1] Аннотация

[2]
Оглавление

[3]
1. Введение

[3.1] 1.1. Актуальность темы

[3.2] 1.2. Задача

[4] 2. Анализ задания

[4.1] 2.1. Анализ требований к функциональным параметрам

[4.2] 2.2. Анализ требований к безопасности

[5] 3. Обзорно-аналитическая часть

[5.1] 3.1. Изучение рынка и поиск функциональных аналогов

[5.2] 3.2. Анализ конструктивных и экономических параметров аналогов

[5.2.1] 3.2.1. Minolta Flashmeter V

[5.2.2] 3.2.2. Sekonic L-358

[5.2.3] 3.2.3. Kenko KMF 1100

[5.2.4] 3.2.4. Hioki LUX HiTESTER 3423

[5.2.5] 3.2.5. Mastech MS6610

[5.2.6] 3.2.6. Milwaukee MW700

[5.2.7] 3.2.7. Аргус 07

[5.2.8] 3.2.8. ТКА-ПКМ-08

[5.2.9] Выводы

[6] 4. Обзор датчиков освещенности

[6.1] 4.1. Фоторезисторы

[6.2] 4.2. Фотодиоды

[6.2.1] 4.2.1. Лавинный фотодиод

[6.2.2] 4.2.2. Фотодиоды на основе барьеров Шоттки и гетеропереходов

[6.3] 4.3. Фототранзисторы

[6.4] 4.4. Выводы

[7] 5. Разработка функциональной схемы аппаратной части и расчет параметров

[8] 6. Разработка принципиальной схемы устройства

[8.1] 6.1 Назначение контактов используемых в устройстве микросхем

[9] 7. Разработка программы для микроконтроллера

[10] 8. Разработка конструкции печатного узла

[11] 9. Разработка программы и методики испытаний

[11.1] 9.1 Введение

[11.2] 9.2 Требования безопасности

[11.3] 9.3 Условия поверки

[11.4] 9.4 Измерительный канал освещенности

[11.4.1] 9.4.1 Операции поверки

[11.4.2] 9.4.2 Средства поверки

[11.4.3] 9.4.3 Подготовка к поверке

[11.4.4] 9.4.4 Проведение поверки

[11.5] 9.5 Канал измерения коэффициента пульсации

[11.5.1] 9.5.1 Операции и средства поверки

[11.5.2] 9.5.2 Подготовка к поверке

[11.5.3] 9.5.3 Проведение поверки

[12] 10. Заключение

[13] 11. Охрана труда

[13.1] 11.1 Введение

[13.2] 11.2 Требования к освещению производственных помещений и рабочих мест.

[13.3] 11.3 Нормы освещенности.

[13.4] 11.4 Гигиеническая характеристика естественного и искусственного освещения.  

[13.5] 11.5 Выбор источников света, светильников.

[13.6] 11.6 Организация эксплуатации осветительных установок.

[13.7] 11.7 Выводы

[14] Приложение В.

[15] Список литературы


1. Введение

1.1. Актуальность темы

Освещение играет немаловажную роль как на производстве, так и в быту. От него зависит как сохранность здоровья персонала, так и непосредственно продуктивность его труда. Неправильное освещение может привести к серьезному ухудшению зрения, повышению утомляемости и, как следствие, снижение эффективности любой деятельности. В помещениях, где выполняются любые виды работ, и прилегающих территориях необходимо во-первых соблюдать определенные правила организации, и во-вторых — следить за уровнем освещенности, а так же уровнем пульсации светового потока от различных источников.  Коэффициент пульсации освещенности (Кп)  является характеристикой относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников света. Контроль уровня пульсации — очень важная организационная мера, т. к. несоблюдение требований по уровню коэффициента пульсации приводит к повышенной утомляемости, ухудшению зрения, и, как следствие, к ухудшению производственных показателей.

Нормы естественного, искусственного и совмещенного освещения, а также допустимая глубина пульсации установлены в Строительных Нормах и Правилах (СНиП 23-05-95) [1], а способы измерения освещенности на территориях, на которые распространяется действие СНиП 23-05-95, установлены в ГОСТ 24940-96, который является частью Системы Стандартов Безопасности Труда [2].

Для измерения освещенности и его параметров существуют следующие приборы:

  •  Экспонометры — устройства для контроля освещенности при фото- и видео-съемке [3].
    •  Люксметры — прибор для измерения освещенности, преобразующий с помощью фотодатчика световую энергию в энергию электрического тока, и отображающий значение фототока на шкале, градуированной в люксах [4]. Они представляют собой устройства для контроля норм освещенности в промышленных помещениях в целях обеспечения соблюдения стандартов по охране труда.

Некоторые люксметры также предназначены для измерения пульсации светового потока. Главные недостатки таких устройств — довольно высокая стоимость, а также небольшой ассортимент на рынке. Подробно эти приборы будут рассмотрены в 3 главе.

1.2. Задача

Задача дипломного проекта заключается в разработке функциональной и принципиальной схем устройства, позволяющего произвести измерение освещенности в установленных пределах, а также коэффициента пульсации светового потока с погрешностью, не превосходящей установленной в ГОСТ 24940-96. Также в задачи проекта входит разработка программы для микроконтроллера и конструкции печатной платы.

Разрабатываемый макет должен отвечать следующим требованиям:

  •  Измерение освещенности в видимой области спектра
  •  Процентное измерение коэффициента пульсации
  •  Измерительная схема должна производить измерения с погрешностью, не превышающей установленную в СНиП  ГОСТ 24940-96
  •  Представление результатов измерений оператору при помощи цифрового дисплея
  •  Интерфейс взаимодействия оператора с устройством, позволяющий:
    •  производить измерения
    •  сохранять результат последнего измерения
    •  просматривать результаты прошлых измерений
    •  производить очистку памяти
  •  Показания коэффициента пульсации отображаются в процентах
  •  Автономность
  •  Ремонтопригодность
  •  Безопасность


2. Анализ задания

Перед началом разработки необходимо в первую очередь проанализировать требования к функциональным параметрам прибора, чтобы сформировать концепцию конструирования устройства. Важно перед началом разработки учесть все факторы, чтобы в процессе разработки не возникало необходимости выполнения лишних шагов.

2.1. Анализ требований к функциональным параметрам

Основной задачей микроконтроллерного устройства мониторинга освещенности является контроль качества обустройства рабочих мест и соблюдения правил охраны труда в различных помещениях. Поэтому основными свойствами разрабатываемого устройства должны быть: малые габариты,  автономное питание, работа в автономном режиме длительное время и низкая стоимость.

Для разработки устройства для измерения освещенности и коэффициента пульсации освещенности необходимо, в первую очередь, представлять какими параметрами должен обладать фоточувствительный элемент. Для этого нужно определить в каких пределах необходимо проводить измерения. Чтобы это понять, нужно обратить внимание на условия эксплуатации, а именно какие значения освещенности устанавливает СНиП 23-05-95. Параметры освещенности нормируются в зависимости от разряда зрительной работы. Разряд зрительных работ с самой высокой требуемой точностью — I, последний разряд — VIII, который требует наименьшей точности и, соответственно, менее требователен к уровню освещенности.

Характеристика зрительной работы

Наименьший эквивалентный разрмер объекта различения, мм

Разряд зрительной работы

Освещенность, лк (при системе комбинированного освещения)

КП, %

Наивысшей точности

< 0,15

I

1250¸5000

10

Очень высокой точности

0,15¸0,30

II

750¸4000

10

Высокой точности

0,30¸0,50

III

400¸2000

15

Средней точности

0,5¸1,0

IV

400¸750

20

Малой точности

1¸5

V

200¸400

20

Грубая

>5

VI

200

20

Работа со светящимися элементами и в горячих цехах

>0,5

VII

200

20

Наблюдение за ходом произв. процесса

VIII

20¸200

20

Таблица : Нормы освещенности [1]

Значение освещенности, указанное в соответствующей графе, зависит от подразряда зрительных работ, который определяется характеристиками фона, а также от контраста объекта и фона.

 Так как разрабатываемый прибор предназначен для применения в лабораториях, в которых не ведутся работы с разрядом I или II, можно сделать заключение, что предела измерений в 1000 лк вполне достаточно для удовлетворения потребностей лаборатории.

Для измерения освещенности следует использовать люксметры с измерительными преобразователями излучения, имеющими спектральную погрешность не более 10%, определяемую как интегральное отклонение относительной кривой спектральной чувствительности измерительного преобразователя излучения от кривой относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения [2].

Достичь требуемых пределов можно различными способами. Во-первых имеет значение чувствительность фотоэлемента. Различные фотоэлементы имеют разные уровни чувствительности, что определяется как типом элемента, так и материалом полупроводников. Также разные фотоэлементы имеют разные уровни максимальной засветки, что тоже необходимо учитывать при выборе фотоэлемента. Регулировка пределов измерений может осуществляется с помощью изменения сопротивлений в измерительной схеме. При использовании резисторов с различным номиналом, возможно обеспечение нескольких диапазонов измерений. Ещё один способ изменения пределов измерения — специальные светопроницаемые насадки для создания общего номинального коэффициента ослабления.

Существует несколько разновидностей фотоэлементов.

  •  Фоторезистор — полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом [5].
  •  Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе [6].
  •  Фототранзистор — транзистор (обычно биполярный), в котором инжекция неравновесных носителей осуществляется на основе внутреннего фотоэффекта; служит для преобразования световых сигналов в электрические с одновременным усилением последних [7].

Фотодиод может работать в фотодиодном и фотогальваническом режимах.

В фотодиодном режиме p-n-переход смещается обратным напряжением, величина которого зависит от конкретного фотодиода. Чем больше напряжение, тем быстрее он будет работать и тем большие токи будут протекать через него. Недостатком фотодиодного режима является усиление шумов при увеличении освещенности и постоянный при этом уровень полезного сигнала [8].

В фотогальваническом режиме к диоду не прикладывается никакое напряжение, фотоэлемент сам становится источником ЭДС с большим внутренним сопротивлением. Недостатком этого режима противоположен предыдущему — при увеличении освещенности шум остается постоянным, в то время как полезный сигнала уменьшается [8].

В фотогальваническом режиме ток короткого замыкания в фотодиоде будет прямо пропорционален освещенности. Значит, он в полном смысле является люксметром. Но все не так просто, поскольку следует учитывать спектральную чувствительность фотодиода [9].

Так как работа устройства требует преобразования непрерывных значений освещенности в электрический сигнал, микроконтроллер должен обладать встроенным модулем АЦП. Принимая во внимание такое основное требование к разрабатываемому устройству, как малые габариты, в основу устройства надо закладывать микроконтроллер малых габаритов. Для поставленной задачи отлично подходят маловыводные микроконтроллеры, которые помимо маленького размера имеют низкое рабочее напряжение, что способствует автономности.

Для представления результатов измерений оператору устройство должно быть оснащено цифровым дисплеем. На дисплее должна отображаться информация об уровне освещенности в люксах, а также информация о коэффициенте пульсации в процентах. Кроме того, устройство должно быть оснащено элементами управления, позволяющими оператору инициировать процесс измерения, сохранять результат последнего измерения, а также просматривать результаты прошлых измерений.

Так как устройство должно быть автономным, т.е. оператор должен иметь возможность свободно перемещаться по территории, питание должно осуществляться при помощи гальванической батареи.

На основании поставленной задачи и анализа требований к функциональным параметрам разрабатываемого устройства можно сделать заключение, что устройство должно обладать следующими параметрами:

  1.  Устройство должно измерять освещенность в видимом спектре частот (длины волн 380-780 нм).
  2.  В указанном спектре частот должна быть возможность измерения уровня освещенности в пределах от 0 до 1000 лк.
  3.  Датчик — первичный преобразователь освещенности должен обладать хорошей интегральной чувствительностью в указанном спектре частот.
  4.  Для измерения коэффициента пульсации освещенности при частоте пульсации до 300 Гц необходимо чтобы:
    1.  Фоточувствительный элемент обладал достаточным быстродействием
    2.  Модуль АЦП обладал достаточным быстродействием
    3.  Захват значения освещенности модулем АЦП происходил достаточно быстро, чтобы избежать эффекта усреднения при измерении.
  5.  Измерение освещенности должно производиться в пределах от 0 до 1000 лк с абсолютной погрешностью не более 5% [2].
  6.  Измерительная схема должна быть построена на основе операционного усилителя.
  7.  Устройство должно обладать энергонезависимой перезаписываемой памятью для хранения не менее 50 результатов измерений.
  8.  Устройство должно обладать малым энергопотреблением. Напряжение питания элементов не должно превышать 5 В.
  9.  На устройстве должны быть реализованы элементы управления:
    1.  кнопка «Включение»
    2.  кнопка «Измерить»
    3.  кнопка «Сохранить»
    4.  для режима просмотра: кнопки «Предыдущий результат» и «Следующий результат»
    5.  кнопка «Очистить память»
  10.  Для отображения информации устройство должно быть оснащено графическим или знакогенерирующим дисплеем. Размер дисплея должен удовлетворять требованиям по объему отображаемой информации.
  11.  Программа для микроконтроллера должна быть разработана с учетом всех функциональных требований.

2.2. Анализ требований к безопасности

Разработанный макет будет использоваться лаборантами, следовательно, должен быть безопасен. Он должен удовлетворять основным требованиям электробезопасности.


3. Обзорно-аналитическая часть

3.1. Изучение рынка и поиск функциональных аналогов

Устройства для измерения уровня освещенности можно разделить на два типа:

  1.  Экспонометры — устройства для контроля уровня освещенности, которые используются при фото- и видео-съемке. Часто они обладают шкалами, градуированными не в люксах, а в единицах значений выдержки и диафрагмы.
  2.  Люксметры — промышленные устройства для контроля освещенности в целях соблюдения гигиены зрения, а также для соблюдения условий безопасности труда на производстве.

Из первой группы следует выделить производителей:

  •  Minolta — японская фирма, являющаяся одним из ведущих производителей фотокамер и вспомогательного оборудования для них. Серия экспонометров, производимых данной фирмой, насчитывающей  6 моделей, можно выделить Minolta Flashmeter V, как самый распространенный на данный момент [10].
  •  Sekonic — японская компания, основной продукцией которой являются экспонометры, сканеры OMR и электронные гидротермографы. На рынке линейка экспонометров этой компании состоит из 4 устройств [11]. Для сравнения выбрана модель Sekonic L-358, как относительно бюджетная, и в то же время достаточно функциональная.
  •  Kenko — еще одна японская фирма, специализирующаяся на производстве светофильтров и аксессуаров для фототехники. На рынке представлено 3 модели экспонометров [12]. Как самая бюджетная, и в то же время достаточно профессиональная модель для сравнения выбрана Kenko KMF-1100.

Производители, относящиеся ко второй группе, в большей степени интересны, т. к. специализируются на устройствах для измерения освщенности в промышленных условиях. Отдельно следует выделить аналоги, с помощью которых можно производить измерения не только освещенности, но и коэффициента пульсации светового потока.

  •  Hioki — японская компания, занимающаяся разработкой, производством и продажей электронных измерительных приборов [13]. В качестве объектя для сравнения выбран люксметр Hioki LUX HiTESTER 3423, поскольку он отличается более широким диапазоном измерения.
    •  Mastech. Компания PRECISION MASTECH ENTERPRISES COMPANY (Гонконг) — ведущий производитель измерительных приборов различного назначения и источников питания [14]. Как единственный дискретный люксметр (не входящий в состав мультиметра), для сравнения был выбран люксметр Mastech MS6610
    •  Milwaukee — итальянская фирма, производящая инструменты различного типа, в т. ч. измерительные приборы. В качестве объекта для сравнения выбрана модель Milwaukee MW700 [15].
    •  ЕвроЛаб — отечестванная компания, которая с 1999 года занимается поставками лабораторного, аналитического оборудования, контрольно-измерительных приборов для лабораторий промышленных предприятий, научных и учебных организаций, ЦГСЭН, ЦСМ, служб экологического мониторинга. В списке продукции компании есть устройство под названием Аргус 07 — люксметр-пульсметр, т. е. позволяющее измерять как освещенность, так и коэффициент пульсации светового потока, таким образом являющееся одним из наиболее близких аналогов разрабатываемого устройства [16].
    •  Экосфера — российская компания, основной деятельностью которой является разработка и производство портативных средств измерений ионизирующих и неионизирующих факторов среды. ТКА-ПКМ (модель 08) — разработка, представляющая собой устройство, совмещающее в себе люксметр и пульсметр [17].

3.2. Анализ конструктивных и экономических параметров аналогов

Обзор и оценка аналогов, которые являются по сути не люксметрами, а экспонометрами или флешметрами, т. е. устройствами, которые применяются исключительно в фото- и видео-съемке, производится с точки зрения их восприятия именно как люксметров. Это не дает им преимущества в сравнении с обычными люксметрами, т. к. задачи этих приборов совершенно другие и возможно, некоторые их достоинства обернутся для них в данном аспекте недостатками.

3.2.1. Minolta Flashmeter V

Minolta Flashmeter V — профессиональный универсальный экспонометр-флешметр, при-меняемый для измерения экспозиции при фотосъемке. Измерения с его помощью можно проводить как постоянного, так и импульсного света.

Высокая точность прибора позволяет использовать его для калибровки экспонометров фотокамер, а так же для определения ведущих чисел и настройки автоматических вспышек [18].

Характеристики прибора:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0,6 — 99000 люкс

Выдержка при измерении постоянного света: 30 мин — 1/16000 с

Выдержка при измерении импульсного света: 30 мин — 1/1000 с

Источник питания: элемент типа АА[18]

Стоимость:  14000 руб. [19]

Достоинства: универсальность и точность

Недостатки: Высокая цена, неметрические единицы измерений

3.2.2. Sekonic L-358

Обладает богатыми возможностями и очень прост в управлении. Использование в его конструкции самых передовых технологий позволило существенно повысить точность измерений параметров освещенности и анализ экспозиции [20].

С помощью этого устройства так же можно измерять как постоянный, так и импульсный свет. Область применения — фото- и видео-съемка. В памяти экспонометра могут храниться до девяти измеренных значений пар выдержка - диафрагма, позволяющих оценить контраст и определить среднее значение экспозиции. Специальная влаго- и пылезащитная конструкция корпуса позволяет использовать прибор не не только в студии, но при неблагоприятный метеорологических условиях [20].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 3 — 8000 лк

Выдержка при измерении постоянного света: 30 мин — 1/8000 с

Выдержка при измерении импульсного света: 30 мин — 1/1000 с

Питание: батарея типа CR123

Стоимость: 12000 руб. [20]

Достоинства: многозадачность, надежность.

Недостатки: Цена

3.2.3. Kenko KMF 1100

Kenko KMF 1100  - это профессиональный экспонометр / флэшметр для замера импульсного и постоянного освещения.

Флэшметр предназначен для определения фотографической экспозиции по падающему и отраженному свету. Используется при цифровой студийной и аналоговой съемке с источниками импульсного и постоянного освещения [21].

Kenko KMF-1100 представляет собой компактный ручной прибор с поворотным сенсорным блоком и цифровым жидкокристаллическим дисплеем [21].

Определение экспозиции осуществляется по предустановленному значению выдержки и чувствительности пленки или матрицы. Выходным параметром является значение диафрагмы или EV. Прибор имеет две ячейки памяти для сохранения результатов измерений [21].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 3 — 8000 лк

Выдержка при измерении постоянного света: 30 мин — 1/8000 с

Выдержка при измерении импульсного света: 30 мин — 1/500 с

Питание: элемент типа АА

Стоимость: 9000 руб. [21]

Достоинства: многозадачность, точность, надежность.

Недостатки: Цена, индексирование освещенности в единицах замера экспозиции


3.2.4. Hioki LUX HiTESTER 3423

HIOKI LUX HiTESTER 3423 – компактный, но довольно тяжелый прибор с очень прочным корпусом. В комплект люксметра входят датчик освещенности (кремниевый фото-элемент, фотодетектор) и счетное устройство (блок управления прибором и обработки измерений). Их можно соединить двумя способами: подключив блок управ-ления люксметра непосредст-венно к датчику или используя соеди-нительный кабель с разъемами RS 232. Применение кабеля значи-тельно упростит работу оператора при проведении измерений в труднодоступных местах [22].

 Прибор для измерения освещенности очень прост в использовании. На панели размещены три кнопки для управления работой люксметра. Кнопкой RANGE можно изменять диапазоны измерений, кроме того у устройства есть функция автоопределения диапазона [22].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 20 — 200000 лк

Количество диапазонов измерения: 5

Погрешность измерений: ± 4 % ± 1 разряд (23 ± 5 ºC)

Питание: 2 элемента типа АА

Дисплей ЖК, разрядность: 1999

Стоимость: 17000 руб. [23]

Достоинства: надежность, точность, удобство управления, возможность использования RS232 для соединения блока управления с датчиком, широкий диапазон измерения освещенности, 5 диапазонов измерений освщенности, автоопределения диапазона измерений

Недостатки: Цена


3.2.5. Mastech MS6610

Цифровой люксметр Mastech MS6610 - измеритель освещенности (фотометр)  - измерительный прибор, который позволяет измерять освещенность, создаваемую различными источниками света. Фотометр состоит из датчика освещенности (фотодетектора) и счетного устройства. Полученные данные можно зафиксировать с помощью функции DATA HOLD.  Питание прибора осуществляется с помощью батареи питания 9 В типа "Крона" или внешнего адаптера питания 9 В. Цифровой фотометр Mastech MS6610 имеет сертификат РосТеста [24].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0 — 50000 лк

Количество диапазонов измерения: 3

Погрешность измерений: ± 5 %

Длина кабеля от датчика до счетного устройства, м: ~ 1,5

Питание: 9В, батарея типа «Крона» или внешний адаптер питания

Дисплей ЖК, разрядность: 1999

Стоимость: 2000 руб. [25]

Достоинства: Цена, наличие кабеля, соединяющего блок управления и датчик освещенности.


3.2.6. Milwaukee MW700

 Люксметр Milwaukee MW700 оснащен датчиком-сенсором во влагозащитном корпусе, что делает возможным его применение для измерения освещенности на дне аквариума. Точность прибора ±6% от показаний (полная шкала). MW700 работает от батарейки 9V. Автоотключение после 5 минут неиспользования прибора для продления срока службы элементов питания [26].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0 — 50000 лк

Количество диапазонов измерения: 3

Погрешность измерений: ± 6 %

Длина кабеля от датчика до счетного устройства, м: 56 см

Питание: 9В, батарея типа «Крона» или внешний адаптер питания

Дисплей ЖК, разрядность: 1999

Стоимость: 4000 руб. [26]

Достоинства: Наличие кабеля, соединяющего блок управления и датчик освещенности

Недостатки: Цена, относительно небольшой диапазон измерения освещенности


3.2.7. Аргус 07

Пульсметр люксметр Аргус 07 предназначен для измерения осве-щенности, создаваемой естествен-ным светом и различными источниками искусственного освещения, и коэф-фициента пульсаций излучения искусственного освещения. При этом источники освещения могут быть расположены произвольно относительно Аргус 07 [27].

Показание коэффициента пуль-саций индицируется в процентах, при этом Аргус-07 определяет максимальное, минимальное и среднее значение освещенности пульсирующего излучения и рассчитывает значения коэффициента пульсаций. Пульсметр люксметр Аргус-07 может использоваться в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 и СНиП 23-05-95 [27].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0 — 20000 лк

Коэффициент пульсации: 1 — 100%

Погрешность по освещенности: ±8...10 %

Погрешность по пульсации: ±10%
Спектральный диапазон: 380...800 нм

Длина кабеля от датчика до счетного устройства, м: 56 см

Питание: 9В, батарея типа «Крона»

Стоимость: 23000 руб. [28]

Достоинства: Наличие кабеля, соединяющего блок управления и датчик освещенности, возможность измерения коэффициента пульсации светового потока

Недостатки: Цена, относительно небольшой диапазон измерения освещенности


3.2.8. ТКА-ПКМ-08

Пульсметр-люксметр ТКА-ПКМ  (08) предназначен для измерения коэффициента пульсации в % и освещенности в лк, образуемой естественным и искусственным освещением, источник которого расположен произвольно от фотометрического датчика (ФД) прибора [29].

Вывод информации о произведенных измерениях может производиться как на встроенный дисплей, так и на RS232 или USB порт. Для приема информации необходимо сконфигурировать последовательный порт ПК [29].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 10 — 200000 лк

Коэффициент пульсации: 1 — 100%

Погрешность по освещенности: ±8%

Погрешность по пульсации: ±10%

Питание: 9В, батарея типа «Крона»

Стоимость: 17000 руб. [30]

Достоинства: Наличие кабеля, соединяющего блок управления и датчик освещенности, возможность измерения коэффициента пульсации светового потока, большой диапазон измерения освещенности, наличие последовательного порта

Недостатки: Цена

Выводы

В данной главе был рассмотрен ряд устройств, которые в большей или меньше степени являются функциональными аналогами разрабатываемого устройства. Исследование рынка показало, что можно найти довольно много устройств, позволяющих производить замер уровня освещенности, предназначенных как для фото- и кинопромышленности (экспонометры), так и для промышленного применения (люксметры). Однако поиск дал всего два устройства, позволяющих производить также замер коэффициента пульсации — это модель Аргус 07, которая производится компанией ЕвроЛаб, а так же аналогичное устройство ТКА ПКМ модель 08, производимое компанией Экосфера. Эти приборы с лихвой удовлетворяют функциональным и техническим требованиям, представленным к разрабатываемому устройству, они позволяют производить замеры уровня освещенности в широком диапазоне и коэффициента пульсации с высокой точностью, обладают удобным интерфейсом  и конструкцией, к плюсам модели ТКА ПКМ также стоит отнести наличией интерфейса взаимодействия с компьютером.  Главный недостаток этих моделей — их высокая стоимость.

Настоящая разработка оправдывает себя и является уникальной именно за счет сравнительно низкой себестоимости прибора.

4. Обзор датчиков освещенности

В настоящее время промышленность выпускает различные виде датчиков освещенности: фоторезисторы, фототранзисторы, фотодиоды. Фоточувствительные элементы обладают следующими характеристиками:

Чувствительность фотоэлемента (S) — отношение изменения электрического параметра датчика, вызванного падающего на фотоприемник излучением, к количественной характеристике этого излучения [31].

Монохроматическая чувствительность определяется отношением изменения электрического параметра при облучении светом с определенной длиной волны. У разных датчиков наибольшая чувствительность проявляется в различных спектрах. Лучше всего для поставленной задачи подходят датчики с спектральной чувствительностью, наиболее приближенной к чувствительности человеческого глаза (длины волн 380-780 нм, максимальная чувствительность — 555 нм). Если, например, датчик проявляет наибольшую чувствительность в красном спектре, то для его корректной работы необходимо применение специального сине-зеленого фильтра [32].

Максимум спектральной характеристики (λмакс) — длина волны, соответствующая максимуму спектральной характеристики прибора [32].

Коротковолновая граница спектральной чувствительности (λ') — наименьшая длина волны монохроматического излучения, при которой монохроматическая чувствительность фотоприемника равна 0,1 ее максимального значения [32].

Аналогично определяется длинноволновая граница спектральной чувствительности (λ'').

Помимо чувствительности, при выборе датчика освещенности следует обращать внимание на линейность зависимости изменения электрического параметра, вызванного падающим на фотоприемник излучением, к величине этого излучения. Чем более линейна данная зависимость, тем проще схема в реализации.

Также важными факторами при выборе датчика могут являться стоимость замены, калибровка, сложность эксплуатации. Прежде чем делать обзор датчиков, представленных на данный момент на рынке, необходимо провести обзор основных видов датчиков освещенности и разобраться в их характеристиках и параметрах.

4.1. Фоторезисторы

Принцип действия фоторезисторов основан на внутреннем фотоэффекте. Излучение, падающее на полупроводник, частично поглощается в его объеме, взаимодействуя с атомами кристаллической решетки или примесей. Поглощение в фоторезисторе фотонов сопровождается увеличением проводимости, приращение которой называют фотопроводимостью. Если к фоторезистору подключен источник напряжения, то в соответствии с изменением его проводимости при освещении через его контакты из внешней цепи будет протекать ток, значение которого превосходит число изначально образованных фотоносителей. Происходит усиление фототока [33].

Ниже рассмотрены основные параметры фоторезисторов, которые играют главную роль при выборе датчика освещенности для разрабатываемого устройства:

Рабочее напряжение (Uр) — постоянное напряжение, приложенное к фотоприемнику, при котором обеспечиваются номинальные значения параметров при длительной эксплуатации. Так как разрабатываемое устройство должно быть автономным и питаться, соответственно от гальванических источников, рабочее напряжение датчика должно быть в пределах 1,5 В [32].

Интегральная чувствительность (Sинт) — чувствительность фотоэлемента к немонохроматическому излучению заданного спектрального состава. Величина, определяемая как отношение приращения фототока к вызвавшему его приращению светового потока при постоянном рабочем напряжении [32].

Собственная постоянная времени (τ) — интервал времени, по истечении которого спадающее по экспоненте напряжение фотосигнала после прекращения воздействя излучения, уменьшается в e раз. Также эта величина равна интервалу времени, за который напряжение фотосигнала достигает доли от максимального значения после начала воздействия излучения. Постоянная времени — важная величина, т. к. при разработке устройства также необходимо учитывать коэффициент пульсации падающего на фотоэлемент светового потока [32].

Абсолютная спектральная характеристика чувствительности Sабс(λ) — зависимость монохроматической чувствительности фотоприемника от длины волны регистрируемого потока излучения. Абсолютная спектральная характеристика определяет относительную  характеристику, зависимость между которыми выглядит как [32]

.

В зависимости от материала, фоторезисторы обладают различной чувствительностью.

Фоторезисторы на основе CdS обладают чувствительностью в диапазоне 400...900 нм с максимумом на длинах волн 500...600 нм. У фоторезисторов на основе CdSe спектральная характеристика чувствительности помимо видимой части спектра, занимает ближайшую инфракрасную. Коротковолновая граница — 500 ни, длинноволновая — 1200 нм, максимум — 700 нм. Фоторезисторы из других материалов спектральная характеристика чувствительности лежит в инфракрасной зоне, и применяются для контроля температур горячих объектов, излучающих свет в инфракрасном диапазоне [33].

Энергетическая (люкс-амперная) характеристика (зависимость фототока от падающего излучения) определяется формулой

IФ = CUEα,

где C — постоянная, определяемая свойствами материала, а α — коэффициент нелинейности, значение которого для большинства фоторезисторов находится в интервале 0,5...1. В целом характеристики нелинейны, но иногда содержат линейный участок в пределах одной декады освещенности. Наклон характеристик и, следовательно, интегральная чувствительность максимальны в области слабых освещенностей. Форма кривых слабо меняется с ростом прикладываемого к фоторезисторам напряжения [32].

Энергетические характеристики снимаются для короткозамкнутого включения фоторезистора. При увеличении сопротивления нагрузки до 50 кОм  и больше происходит перераспределение напряжения между фотоприемником и нагрузкой. Вследствие этого появляется участок насыщения люкс-амперной характеристики в области сильных освещенностей.

Вольт-амперные характеристики у большинства фоторезисторов линейны до предельно допустимых напряжений. Нарушение линейной зависимости может происходить при малых напряжениях (значительно меньше рабочих), либо при больших напряжениях, особенно в случае сильной засветки. Рабочее напряжение фоторезистора устанавливают ниже пробойного значения с учетом уровня освещенности окружающей среды, чтобы не превысить допустимой мощности рассеивания [32].

Частотная характеристика чувствительности фотоприемника S(f) является зависимостью чувствительности фотоприемника от частоты модуляции светового потока. С повышением частоты модуляции светового потока чувствительность фотоэлемента падает. Чувствительность фоторезисторов на основе CdS при частоте модуляции 1000Гц составляет 30% от максимальной. Сернисто-свинцовые фоторезисторы обладают такой чувствительностью при частоте модуляции светового потока в 10 кГц. Еще шире частотная характеристика чувствительности у селенисто-свинцовых фотоприемников [32].

Инерционность фоторезисторов зависит от нескольких факторов. Влияние этих факторов различно на собственные временные характеристики фоторезисторов по нарастанию и по спаду. При t=20°С, освещенности в 200 лк и короткозамкнутом включении фоторезистора собственная постоянная времени по нарастанию больше аналогичной величины по спаду. При увеличении освещенности постоянные времени уменьшаются, причем с большей скоростью изменяется время нарастания.  В среднем величины постоянных времени меняются на порядок в интервале декад освещенности [32].

Зависимость временной постоянной от проводимости фоторезистора Gф определяется выражением

τ = Bgф-m,

где B и m — постоянные, значения которых зависят от типа фоторезистора.

При увеличении сопротивления нагрузки фоторезисторов с некоторого значения заметен значительный рост постоянной времени по спаду фототока и уменьшение постоянной времени по нарастанию. Для фоторезисторов на основе CdS и CdSe эти изменения проявляются начиная с нагрузок в 5...10 кОм [32].

Пороговая чувствительность фоторезисторов, т. е. минимальный лучистый поток определяется уровнем собственных шумов. Источниками шумов являются фоточувствительный элемент и площадь контакта с электродами. Уровень шумов прямо пропорционален прикладываемому напряжению, за исключением участка, приближенному к предельному насыщению. Спектр шума имеет распределение, определяемое как 1/f. На частотах выше 400 Гц уровень шума резисторов CdS и CdSe обратно пропорционален квадрату частоты [32].

Основные достоинства, которые определяют сферу применения фоторезисторов таковы: наибольшая среди фотоприемников чувствительность, линейная вольт-амперная характеристика, а так же возможность передачи двухполярных сигналов.

Главный недостаток фоторезисторов — инерционность. Данный параметр является решающим для разрабатываемого устройства. т. к. в ТЗ указано, что разрабатываемый прибор должен измерять не только освещенность, но и пульсацию светового потока, необходимо обращать особое внимание на инерционность фоточувствительных элементов. В среднем у выпускаемых промышленностью фоторезисторов заявленные собственные временные постоянные имеют значения в интервале 0,02...0,08 с. Это значит, что с их помощью можно корректно произвести измерение освещенности при частоте модуляции в пределах 12...50 Гц, в то время, как коэффициент пульсации освещенности на рабочих поверхностях при питании источников света током частотой менее 300 Гц не должен превышать значений, указанных в СНиП 23-05-95. Коэффициент пульсации не нормируется при частоте питания 300 Гц и более.

4.2. Фотодиоды

Фотодиод по своей конструкции представляет собой смещенный в обратном направлении p-n-переход. При отстутствии освещения, так же как и в фоторезисторе, в подключенном фотодиоде протекает темновой ток. Он обусловлен неосновными носителями. При увеличении светового потока падающего света ток возрастает, что вызвано генерацией пар дырка-электрон [34].

Фотодиод, в отличие от фоторезистора, не обладает внутренним усилителем фототока, он является слаботочным прибором и обладает высоким сопротивлением. Поэтому обычно он применяется совместно с усилительными элементами. На Рисунке 3 показана типичная схема включения фотодиода, где в качестве буферного усилителя используется операционный усилитель [32].

 

Фотодиод может работать в фотодиодном и в фотогальваническом режимах.

В фотодиодном режиме p-n-переход фотодиода смещается в обратном направлении под действием приложенного напряжения. Величина смещения зависит от типа фотодиода и варьируется в пределах от единиц до сотен вольт. От величины смещения зависит быстродействие прибора, а так же величина протекающих через него токов. Недостатком фотодиодного режима является тот факт, что при увеличении обратных токов (с увеличением падающего светового потока) увеличивается уровень шумов, в то время как уровень полезного сигнала остается постоянным и не возрастает. В этом режиме фотодиод имеет меньшую собственную постоянную времени [35].

В фотогальваническом режиме диод выступает в роли источника ЭДС с большим внутренним сопротивлением. Это является неоспоримым плюсом для разрабатываемого устройства, т. к. учитывая тот факт, что устройство должно быть автономным, и, соответственно, питание осуществляется от собственных гальванических элементов, отсутствие напряжения на датчике освещенности во-первых существенно продлевает срок эксплуатации от одного источника, и во-вторых — увеличивает круг выбора датчиков, подходящих для применения в разработке, т. к. рабочее напряжение большинства фотодиодов составляет десятки вольт. Фотогальванический режим позволяет применять их, не прикладывая к ним никакого напряжения [35].

Идеальный фотодиод обладает спектральной характеристикой чувствительности в виде прямой линии. Это верно вследствие того, что фототок пропорционален потоку фотонов падающего светового потока, количество которых пропорционально длине волны излучения. Но из-за того, что идеальная спектральная характеристика чувствительности не учитывает зависимость от длины волны коэффициента собирания носителей, коэффициента поглощения и квантовой эффективности полупроводника, реальная характеристика нелинейна и пролегает ниже идеальной [35].

Спектральную характеристику фотодиода определяют следующим выражением:

,

где R — коэффициент отражения от поверхности, а Q — коэффициент собирания носителей, который служит для оценки эффективности разделения носителей тока и определяется как

,

где N — число поглощенных в полупроводнике носителей, а q — заряд электрона.

Максимум спектральной характеристике кремниевых фотодиодов находится вблизи 0,86 мкм, но в зависимости от конструкции и применяемой технологии может сдвигаться от 0,6 мкм до 1,1 мкм. Длинноволновая граница достигает значений λ'' = 1,2 мкм. Для фоточувствительных структур из германия максимум спектральной характеристики смещен в область больших длин волн (1,5 мкм). Длинноволновая граница спектральной чувствительности достигает λ'' = 2 мкм [32].

Чувствительность к излучению с длиной волны  λ < 0,45 мкм, которое поглощается в поверхностном слое, обладают структуры с барьером металл-полупроводник (фотодиод Шоттки) [32].

Структура фотодиода pin выглядит как тонкие и низкоомные p и n области, а между ними — высокоомный протяженный слой i, который поглощает до 90% падающей мощности. Данный фотодиод функционирует при обратном смещении. Практически все приложенное напряжение падает на i-слое, создавая область сильного поля, ускоряющего образованные действием лучистого потока носители. Дрейфовый механизм переноса носителей в pin фотодиоде сводит к минимуму рекомбинационные потери. Коэффициент собирания pin фотодиода пропорционален толщине слоя i (d)

Q = 1 — l,

 где α — коэффициент поглощения.

Спектральная характеристика фотодиода зависит от приложенного к нему напряжения. Для кремниевых диодов при подаче обратного смещения максимум спектральрной характеристики смещается в область больших длин волн [32].

Повысить чувствительность кремниевых pin фотодиодов в 2-5 раз позволяет структура с полным внутренним отражением света, работающего в ближней инфракрасной области спектра. Для реализации многократного отражения излучения на тыльной поверхности фотодиода создается рельеф в виде Y-образных канавок. В фотодиодах с отражающим рельефом длина пути прохождения света в несколько раз превышает толщину пластины полупроводника. Ход луча определяется законами геометрической оптики, т. к. период рельефа больше длины волны излучения. В структуре достигается хорошее поглощение и высокий коэффициент собирания носителей. Вольт-амперные характеристики фотодиодов представлены на Рисунке 4

Прямая ветвь характеристик обычно не рассматривается, т. к. фотодиоды применяются либо при обратном (фотодиодный режим), либо при нулевом (фотогальванический режим) смещении [32].

В фотодиодном режиме темновой ток максимален и равен току насыщения. Темновой ток промышленных образцов нередко достигает единиц, десятков^ единиц микроампер. На 2-3 порядка ниже темновой ток фотодиодов.

Параллельно зависимости темнового тока при отрицательном смещении располагаются характеристики, соответствующие уровням освещенности фотодиода. Ход характеристик объясняется тем, что значение фототока определяется числом поглощенных фотонов и слабо зависит от приложенного напряжения. Линии равноудалены друг от друга, что свидетельствует о линейности энергетической характеристики фотодиода [32].

В случае нулевого смещения значение фототока зависит от сопротивления нагрузки RH фотоприемника, изменяясь от тока короткого замыкания (RН = 0) до нуля (RH= ∞). Таким образом, в фотогальваническом режиме диод является источником фото-э.д.с. Для типичных фотодиодов напряжение холостого хода Uxx не превышает 700—750 мВ [36].

В фотодиодном режиме линейность спектральной характеристики датчика практически идеальна в пределах 5-6 декад освещенности. Нелинейность составляет 1%. При включении фотодиода в фотогальваническом режиме линейность так же является высокой при сопротивлениях нагрузки, много меньших дифференциального сопротивления фотодиода. При этом нагрузочная прямая занимает положение, близкое к вертикальному, а напряжение на нагрузке не превышает 100 мВ. При увеличении сопротивления нагрузки линейный участок спектральной характеристики сужается [36].

Частотная характеристика фотодиодов позволяет оценить их быстродействие. Граничная частота может варьироваться в пределах от единиц до сотен МГц в зависимости от типа и режима работы фотодиода [36].

Быстродействие фотодиода определяется временем пролета носителей фототока от места их образования до разделения потенциальным барьером [32].

Полоса частот фотодиода определяется выражением

ΔF = (1 + rs/rn)2πrsCn,

 Где rs — сопротивление, включающее сопротивление растеканию тока в базе и в коллекторе и сопротивление контактов, rn — сопротивление p-n-перехода, Cn — емкость p-n-перехода [32].

В этом выражении не учитывается влияние RH, которым можно пренебречь, если его величина превосходит rs более, чем в 10 раз.

Минимальное быстродействие наблюдается при гальваническом режиме работы фотодиода, так как в этом случае емкость p-n-перехода максимальна, а ширина объемного заряда минимальна [32].

В фотодиодном режиме pin-фотодиодов носители вследствие дрейфа под действием сильного поля области i достигают p-n-перехода с незначительными рекомбинационными потерями (Q≈1). Граничная частота pin-фотодиода при равномерном образовании электронно-дырочных пар по всему i-слою определяется как

f = 1,7μUобр2π,

где δ — толщина базы типа p для диффузионного фотодиода, μ — подвижность носителей.

В таблице приведены численные значения граничной частоты фотодиодов в зависимости от толщины i-слоя при величине обратного смещения 50В.

δ

fгр, МГц

0,2 мм

30

0,05 мм

400

10 мкм

10

В фотогальваническом режиме инерционность pin-фотодиода увеличивается примерно на порядок вследствие того, что электрическое поле распространяется не на весь i-слой. Наряду с дрейфом носители переносятся и диффузией. Однако уже при Uобр порядка 1-2 В ширина области объемного заряда становится больше глубины поглощения излучения (1/α) и диффузионное разделение носителей прекращается [32].

Емкость p-n-перехода определяется шириной i-слоя W

Uп = A(EEo/W),

где E, Eo — соответственно диэлектрическая проницаемость полупроводника и вакуума, A — площадь p-n-перехода [32].

Фотодиоды обладают наибольшим среди полупроводниковых фотоприемников быстродействием. Постоянная времени p-n структур составляет 10-5 — 10-7 с, p-i-n — 10-8 — 10-10 с. Даже с учетом включения фотодиода в фотогальваническом режиме, этих значения вполне достаточно для измерения светового потока освещенности от промышленных ламп с учетом частоты модуляции этого потока.

Пороговый поток Фп представляет собой минимальный фиксируемый поток излучения, амплитуда которого модулирована по синусоидальному закону. Значение порогового потока ограничена шумами фотоприемника. Для кремниевых фотодиодов в зависимости от размера чувствительного элемента, конструкции и режима работы Фп = 10-12 — 10-15 Вт [32].

Важным параметром, позволяющим сравнить между собой физически и конструктивно фотоприемники различных типов, является обнаружительная способность — величина, обратная пороговому значению потоку в заданной полосе частот.

,

где А — площадь фоточувствительного элемента, ΔF — полоса частот.

На Рисунке 5 показаны кривые зависимости обнаружительной способности кремниевых фотодиодов с площадью чувствительного элемента 0,02 см2,  0,2 см2 и  1 см2 от длины волны излучения.

 

Кремниевый фотодиод — наиболее подходящий фотоприемник в приборах и информационно-измерительных системах контроля параметров излучателей и индикаторов визуального отображения информации. Так как устройства производят измерение фотометрических параметров, то фотоэлектрический преобразователь должен обладать спектральной характеристикой, приближающейся к чувствительности среднего человеческого глаза. Для корригирования спектральной чувствительности фотодиодов в состав преобразователя включают светофильтры.

4.2.1. Лавинный фотодиод

Лавинный фотодиод относится к фотоприемникам с внутренним усилением. Лавинный фотодиод работает при обратном напряжении, близком к пробивному и, вследствие этого, образованные под действием светового потока носители тока ускоряются сильным электрическим полем, приобретая достаточную энергию для ударной ионизации решетки полупроводника. Возникающие в процессе столкновения электроны и дырки в свою очередь продолжают процесс ионизации. В результате в области пространственного заряда фотодиода происходит лавинное умножение носителей тока с коэффициентом усиления M, определяемым по эмпирической формуле Миллера

M = Iобщ/Io = 1/(1 — (Uсм/Uпроб)n),

 где Uсм — напряжение смещения,  Io — ток, инициирующий лавинный процесс,  Uпроб — пробивное напряжение при M → ∞, n — коэффициент, имеющий значения в пределах от 1,5 до 6 в зависимости от материала фотодиода и типа p-n-перехода [32].

Коэффициент усиления общего тока возрастает пропорционально приложенному напряжению, а зависимость усиления фототока имеет максимум при Uсм = Uпроб [32].

Предельные реализуемые значения коэффициенты усиления фототока для фотодиодов на основе Si и GaAs равны 103 — 104, Ge — 102 [32].

Следует иметь в виду, что простое повышение напряженности поля без предприятия дополнительных мер может привести к увеличению шумов [32].

 Лавинный фотодиод обладает наибольшим по сравнению с полупроводниковыми фотоприемниками произведением полосы частот на коэффициент усиления. Это позволяет эффективно использовать его для приема слабых оптических сигналов. При этом на 2-3 порядка снижаются требования к шумам предусилителя.

4.2.2. Фотодиоды на основе барьеров Шоттки и гетеропереходов

Барьер Шоттки (контакт металл-полупроводник) образуется путем нанесения на полупроводник n или p-типа тонкой прозрачной металлической пленки. Материалами могут быть различные полупроводники, используемые в оптоэлектронике, и многие металлы, но пока в промышленности нашли применение кремниевые, германиевые, арсенид-галлиевые фотодиоды с золотой пленкой, толщиной около 0,01 мкм. Вследствие различия работ выхода материалов контакта в базе диода образуется область объемного заряда, обедненная носителями. Аналогично pin-фотодиоду на области объемного заряда падает почти все приложенное к фотодиоду обратное напряжение [32].

В зависимости от длины волны падающего излучения фотоны поглощаются в области объемного заряда базы (коротковолновая часть спектрального диапазона), либо придают электронам металла энергию, достаточную для преодоления барьера перехода (коротковолновая часть) [32].

Главным отличием фотодиодов Шоттки от обычных p-n-фотодиодов является высокая чувствительность в зоне ультрафиолетового излучения, излучение в этом диапазоне поглощается в приповерхностном слое базы.

Фотодиоды Шоттки обладают высоким быстродействием (собственная постоянная времени составляет 10-10 — 10-9 с)

В фотодиодах на основе гетероперехода p-n-переход образуют два полупроводника с разной шириной запрещенной зоны. Для создания гетероперехода необходимо точное совпадение кристаллических решеток применяемых материалов. Характерным примером служит структура GaAs и его твердый раствор GaAlAs. На подложке GaAs n+ типа выращиваются слои n- GaAs и p+ GaAlAs. Слой p+ с широкой запрещенной зоной пропускает падающий свет. Поглощение происходит в узкозонном n-слое, толщина которого должна быть достаточно большой. Если к гетерофотодиоду приложить обратное напряжение, он будет работать как обычный pin-фотодиод [32].

Гетерофотодиоды обладают высокой чувствительностью и быстродействием, которые зависят от параметра среднего слоя прибора. В отличие от pin-фотодиода, у гетерофотодиода больше емкость.

В фотогальваническом режиме гетерофотодиод формирует ЭДС Uхх = 0,8...1,1 В, что в 2-3 раза превосходит напряжение холостого хода у кремниевых фотодиодов.

4.3. Фототранзисторы

Фототранзисторы — наиболее массовый тип фотоприемника с внутренним усилением. Его структура не отличается от структуры обычного транзистора. Единственным отличием является то, что область коллекторного перехода открыта для облучения световым излучением, площадь которого на порядок превышает площадь эмиттерного перехода. В промышленности получили распространение транзисторы n-p-n-типа. Дырки электронно-дырочных пар, рождённых излучением, находятся в базе, а электроны переходят в эмиттер или коллектор. При увеличении положительного потенциала базы происходит усиление фототока за счёт инжекции электронов из эмиттера в базу [37].

При включении фототранзистора по схеме с общим эмиттером и отключенной базе, ток коллектора (выходная величина) определяется из отношения

Iк = (Iф — Iкбо)/(1 — h21б),

где  Iф — фототок инициирующего фотодиода, h21б — коэффициент передачи тока при включении транзистора в схеме с общей базой.

Таким образом, фототок усиливается в 1/(1 — h21б) раз, что составляет значение примерно 50 — 300 [32].

Эквивалентная схема фототранзистора представляет собой фотодиод, подключенный к транзистору (Рисунок 6)

Спектральные характеристики фототранзисторов практически идентичны спектральным характеристикам фотодиодов, изготовленных из тех же материалов.

Интегральная токовая чувствительность фототранзисторов высока вследствие усиления в 100 — 3000 раз фототока эквивалентного фотодиода. Чувствительность пропорциональна потоку падающего излучения и зависит от тока коллектора. Вольтовая чувствительность фототранзистора сравнима с чувствительностью эквивалентного фотодиода [38].

Фототранзисторы обладают худшей в сравнении с фотодиодами температурной стабильностью. Увеличение температуры с 25°С до 50°С приводит к увеличению тока коллектора у кремниевых транзисторов на 25%, а у германиевых — на 75% [32].

Граничная частота фототранзистора выше граничной частоты фотодиода эквивалентной схемы в (1 — h21б) раз. Соответственно постоянные времени во столько же раз выше, следовательно фототранзисторы обладают большей инерцией в сравнении с фотодиодами. Это является одним из основных минусов данных приборов для разрабатываемого устройства. Усиление первичного фототока обратно пропорционально собственной постоянной времени, так как усиление достигается за счет увеличения толщины базы при совмещении в структуре фототранзистора фотодиодной и транзисторной областей. Постоянные времени биполярных фототранзисторов составляют 10-4 — 10-2 с[32], что является недопустимо низкими значениями, учитывая специфику и функциональные требования к разрабатываемому устройству.

4.4. Выводы

Основной величиной в фотометрии является кандел, которая характеризует силу света источника. Люкс же является единицей измерения освещенности. Для получения освещенности в 1 люкс экран площадью 1 м2 и имеющий форму сферического сегмента с расстояния 1 м необходимо осветить точечным источником, излучающим во всех направлениях и имеющим силу света 1 канделл. В указанных условиях область пространства, ограниченная прямыми, которые соединяют источник с линией, образующей периметр экрана, представляет собой «телесный угол» в один стерадиан и заключает световой поток в один люмен. Следовательно, освещенность в один люкс соответствует световому потоку в один люмен, падающему на один квадратный метр площади.

Освещенный подобным образом экран будет отражать, по меньшей мере, часть падающего на него света. Таким образом, он обладает некоторой яркостью, выражаемой в канделах на квадратный метр -единицах, называемых нит (нт). Именно эту яркость измеряют экспонометрами в фотографии, тогда как люксметрами измеряют количество света, падающего на поверхность (например, на рабочий стол).
Связь между этими двумя величинами весьма сложна, поскольку основана на отражающих свойствах экрана и зависит от его альбедо (белизны) - величины, характеризующей способность тела отражать падающий на него световой поток, а также от угла наблюдения экрана. К примеру, в фотографии обычно предполагают, что «средний» объект отражает не более 18% падающего на него света.

Для того, чтобы представить примерный диапазон освещенности, которую требуется измерять при помощи разрабатываемого устройства, в таблице 2 приведены значения освещенностей, измеренных в различных условиях.

Условия

Освещенность

Солнце в полдень

140000

Солнечный день

100000 - 125000

При киносъемке в студии

10000

Ясное небо (зенит)

6250

Ясное небо (горизонт)

3125

Диапроектор (24 В, 150 Вт/м2)

1000 - 1500

В светлой комнате вблизи окна

100

Рабочий стол

500

На экране кинотеатра

85 - 120

В тени, солнечным днем

425

Необходимое для чтения

30 - 50

Полдень

1875

Сумерки

70

Начало ночи

1,5

Из таблицы видно, что диапазон значения освещенности довольно широкий. Но так как разрабатываемое устройство предназначено в первую очередь для контроля освещенности на рабочих и прилегающих территориях, возможность измерения больших освещенностей не очень значима. Для поставленных целей вполне хватает диапазона в 1000 люкс.

В Таблице 2 приведены основные достоинства и недостатки рассмотренных выше первичных преобразователей освещенности.

Датчик

Достоинства

Недостатки

Фоторезистор

Высокая чувствительность; спектральная характеристика чувствительности наиболее близкая к чувствительности человеческого глаза; линейность вольт-амперной характеристики

Низкое быстродействие

Фотодиод

Высокое быстродействие; возможность подключения без внешнего питания; линейность зависимости фототока от светового потока

Максимум спектральной характеристики немного сдвинут в ближнюю инфракрасную зону

Фототранзистор

Наличие встроенного первичного усилителя фототока

Низкое быстродейтсвие; зависимость от температуры

Таблица : Достоинства и недостатки первичных преобразователей освещенности

Разрабатываемое устройство должно удовлетворять требованиям автономности, а первичный преобразователь освещенности должен в свою очередь быть не только по возможности менее энергоемким, но и обладать высоким быстродействием. Учитывая специфику эксплуатационных условий, наиболее подходящим преобразователем является фотодиод на основе p-i-n технологии, подключенный в фотогальваническом режиме.

5. Разработка функциональной схемы аппаратной части и расчет параметров

Для реализации поставленных задач необходимо выбрать элементную базу, которая будет не только отвечать техническим требованиям, но и иметь перспективы развития и модернизации. Также элементная база должна выбираться с учетом требований к техническим и функциональным параметрам разрабатываемого устройства.

Главным компонентом для разрабатываемого устройства является микроконтроллер, который для выполнения поставленных задач должен иметь встроенный аналого-цифровой преобразователь,  иметь малые габариты и обладать низким энергопотреблением,  обладать совместимостью с модулем памяти или обладать встроенным.

В качестве такого микроконтроллера, выбран микроконтроллер фирмы MicroChip    PIC16F877-20. Микроконтроллер выпускается в различных корпусах, в т.ч. в корпусе DIP40 с расстоянием между выводами 2,54 мм. Данный корпус удобен для установки в макетную плату и его удобно паять.

Особенности ядра микроконтроллера:

  •  Высокопроизводительный RISC-процессор
  •  Всего 35 простых для изучения инструкций
  •  Все инструкции исполняются за один такт, кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта
  •  Скорость работы: тактовая частота до 20 МГц;
    минимальная длительность такта 200 нс
  •  FLASH память программ до 8K x 14 слов
  •  Память данных (ОЗУ) до 368 x 8 байт
  •  ЭСППЗУ память данных до 256 x 8 байт  
  •  Механизм прерываний (до 14 внутренних/внешних источников прерываний)
  •  Восьмиуровневый аппартный стек
  •  Прямой, косвенный и относительный режимы адресации
  •  Сброс при включении питания (POR)
  •  Таймер включения (PWRT) и таймер запуска генератора (OSC)
  •  Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы
  •  Программируемая защита кода
  •  Режим экономии энергии (SLEEP)
  •  Выбираемые режимы тактового генератора
  •  Экономичная, высокоскоростная технология КМОП FLASH/ЭСППЗУ
  •  Полностью статическая архитектура
  •  Программирование на плате через последовательный порт с использованием двух выводов
  •  Для программирования требуется только единственный источник питания 5В
  •  Отладка на плате с использованием двух выводов
  •  Доступ процессора на чтение/запись памяти программ
  •  Широкий диапазон рабочих напряжений питания: от 2,0В до 5,5В
  •  Сильноточные линии ввода/вывода: 25 мА
  •  Коммерческий и промышленный температурные диапазоны
  •  Низкое потребление энергии:
    - < 2 мА при 5 В, 4 МГц
    - 20 мкА (типичное значение) при 3 В, 32 кГц
    - < 1 мкА (типичное значение) в режиме STANDBY

Периферия:

  •  Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным предварительным делителем
  •  Timer1: 16-разрядный таймер/счетчик с предварительным делителем, может вести счёт во время спящего режима от внешнего генератора
  •  Timer2: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным регистром периода, предварительным и выходным делителем
  •  2 модуля захвата, сравнения, ШИМ
  •  Захват 16-ти разрядов, максимальное разрешение 12,5 нс
    Сравнение 16-ти разрядов, максимальное разрешение 200 нс
    ШИМ с максимальным разрешением 10 разрядов
  •  10-битный многоканальный аналого-цифровой преобразователь
  •  Синхронный последовательный порт (SSP) с интерфейсами SPI (с Master-режимом) и I2C (с режимами Master/Slave)
  •  Универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (USART/SCI) с обнаружением 9-разрядного адреса
  •  Встроенный генератор опорного напряжения
  •  Параллельный 8-битный Slave-порт (PSP) со внешними сигналами управления RD, WR и CS (только в 40/44-выводных корпусах)
  •  Программируемая схема сброса при падении напряжения питания (BOR)

 


Для выполнения измерений в схеме потребуется  модуль АЦП. Микроконтроллер PIC16F877 обладает встроенным 8-канальным 10-разрядным модулем АЦП. Разрядность модуля позволит производить измерение освещенности в пределах 0-1000 лк с шагом в 1 лк, а скорость его работы позволит производить измерения даже при частоте модуляции сигнала свыше 300 Гц.

Схема аналогового входа АЦП микроконтроллера PIC16F877 показана на Рисунке 8:

Обозначения:

CPIN - входная емкость;

VT - пороговое напряжение;

ILEAKAGE - ток утечки вывода;

RIC - сопротивление соединения;

SS  - переключатель защелки;

CHOLD - конденсатор защелки.

Для обеспечения необходимой точности преобразования, конденсатор CHOLD должен успевать полностью  заряжаться до уровня входного напряжения. Сопротивления  RS и RSS непосредственно влияют на время зарядки конденсатора CHOLD. Величина сопротивления ключа выборки (RSS)  зависит от напряжения питания VDD. Максимальное рекомендуемое значение внутреннего  сопротивления источника аналогового сигнала 10кОм. При меньших значениях сопротивления источника сигнала -  меньше суммарное время преобразования.

После того, как будет выбран один из нескольких аналоговых входных каналов, но прежде чем будет  производиться преобразование, должно пройти определенное время. Для нахождения данного времени  воспользуетесь Уравнением 1. Это уравнение дает результат с ошибкой в 1⁄2 LSb (2048 шагов АЦП). Ошибка в 1⁄2  LSb, это максимальная погрешность, позволяющая функционировать модулю АЦП с необходимой точностью.

TACQ   = Время задержки усилителя + Время заряда конденсатора CHOLD + Температурный коэффициент

 = TAMP + TC + TCOFF

 = 2мкс + TC + [(Температура - 25°C)(0.05мкс/°C)]

TC  = - CHOLD (RIC + RSS + RS) Ln(1/2047)

 = - 120пФ (1кОм + 7кОм + 10кОм) Ln(0.0004885)

 = 16.47мкс

TACQ  = 2мкс + 16.47мкс + [(50°C - 25°C)(0.05мкс/°C)]

 = 19.72мкс

После того, как преобразование завершено, необходимо программно обеспечить задержку не  менее 2.0TAD, прежде чем начнете следующее преобразование. В течение этого времени  конденсатор CHOLD не подключен к выбранному входному каналу АЦП.  Типовое значение времени TAD RC генератора АЦП равно 4мкс, может варьироваться от 2мкс  до 6мкс.

Из приведенных временных характеристик следует, что

  1.  Параметры АЦП позволяют производить измерения примерно 50000 раз в секунду, т. е. намного чаще, чем необходимо
  2.  При частоте пульсации освещенности в 300 Гц время одного периода пульсации составляет примерно 3,3 мс, и при времени заряда конденсатора CHOLD = 16,47 мкс эффект усреднения при измерении сводится к минимуму и может не учитываться.

Для хранения результатов измерений потребуется блок энергонезависимой перезаписываемой памяти. Микроконтроллер PIC16F877 обладает блоком памяти EEPROM в 256 байт. Для хранения одного результата потребуется 3 байта:

2 байта — значение освещенности (0-1000лк)

+ 1 байт — коэффициент пульсации (0-100%)

Таким образом, встроенного блока EEPROM хватит на 85 измерений и в использовании дополнительного блока нет необходимости.

Одним из основных элементов схемы является фоточувствительный элемент. Учитывая специфику эксплуатационных условий, а так же исходя из функциональных требований к разрабатываемому устройству, выбран первичный преобразователь освещенности. Для поставленной задачи наиболее подходит фотодиод ФД-24К.

 

Характеристики ФД-24К:

  •  Материал полупроводника: кремний
  •  Предельная рабочая освещенность: 1100
  •  Предельная кратковременная освещенность: 11000
  •  Максимум спектральной характеристики при T = 20°±5°C: 0,75 — 0,85 мкм
  •  Собственная постоянная времени: 10-5 с
  •  Максимальный темновой ток при 25°С: 2,5*10-6 А
  •  Напряжение шума: 0,61*10-6 В/Гц
  •  Интегральная (спектральная) чувствительность: 6 мА/лм
  •  Пороговая чувствительность: 5*10-8 лм/Гц1/2
  •  Электрическая прочность изоляции выводов: 180 В
  •  Сопротивление изоляции: 100 мОм
  •  Емкость: 600 пФ
  •  Гарантийная наработка: 4000 ч
  •  Гарантийный срок: 10 лет
  •  Интенсивность отказов: 5*10-5 1/час
  •  Фоточувствительная площадка: 78,5 мм2
  •  Температурный диапазон: -60...+75°С

Большая площадь рабочей поверхности делает фотодиод очень чувствительным в сравнении со стандартными фотодиодами. В технической характеристике токовая чувствительность приведена без учета эффективной площади фотодиода, а просто дана зависимость фототока от попадающего на фотодиод светового потока. Чтобы посчитать зависимость фототока от освещенности, выраженной в люксах, необходимо приведенную величину умножить на площадь фотодиода, или 6000 * 78 / 106, что в результате дает 0,468 мкА/лк.

Собственная постоянная времени данного фотодиода составляет 10-5 с, что дает возможность производить циклы измерений освещенности с необходимой частотой, заявленной в требованиях к разрабатываемому устройству.

Функциональная измерительная схема с использованием фотодиода и операционных усилителей показана на Рисунке 10.

Разность напряжений на входах дифференциального усилителя всегда близка к нулю, следовательно, фотодиод работает в режиме короткого замыкания. При этом входной ток усилителя также имеет очень малую величину, что определяется высоким входным сопротивлением, а ток через резистор обратной связи равен по величине току фотодиода, но противоположен по направлению.

Выходное напряжение в таком случае будет определяться как

U = - R1*I,

где R1 - сопротивление резистора в цепи обратной связи, а I - фототок, формируемый фотодиодом.

При однополярном питании от +5 В нужно учитывать, что операционные усилители, используемые в схеме, должны работать корректно. Для данной схемы были выбраны операционные усилители фирмы Microchip MCP6001. Темновой ток фотодиод равен нулю, но при нулевом входном сигнале при однополярном питании выбранный операционный усилитель не может сформировать выходное напряжение ниже 25 мВ. Поэтому в схему было введено смещение входного сигнала операционного усилителя, реализованное путем подачи на неинвертирующий вход положительного потенциала. Следовательно, темновой ток в схеме превышает значение 25 мВ и таким образом ликвидируется «слепая» зона измерений. Полученное смещение уравнивается вычитанием величины этого смещения из результатов преобразований, произведенных в АЦП, программно в микроконтроллере.

Для отображения информации об измерениях был выбран знакогенерирующий дисплей 4х20 LM044L на основе контроллера HD44780. Контроллер имеет 2 вывода питания (GND, +5В) один вывод — регулятор контрастности, 3 управляющих вывода и 8-выводную шину данных. Встроенный знакогенератор также поддерживает кириллицу.

Для питания компонентов схемы решено использовать одну гальваническую батарею 9 В. Так как все элементы схемы питаются от напряжения в +5 В (в т.ч. на входе АЦП UREF+ должно быть ровно 5 В, иначе измерения не будут корректны), в схеме необходимо также использовать преобразователь напряжения и источник опорного напряжения в +5 В. В качестве источника опорного напряжения выбран элемент TL431. Данный элемент является  стабилитроном с регулируемым двумя внешними резисторами выходным значением напряжения от +2,4 до 36 В.

 


6. Разработка принципиальной схемы устройства

На основе функциональной схемы разработана принципиальная схема устройства. Она представлена в Приложении А.

6.1 Назначение контактов используемых в устройстве микросхем

MCP6001:


PIC16F877:

LM044L:

TL431:


7. Разработка программы для микроконтроллера

В соответствии с функциональными требованиями к разрабатываемому устройству разработана программа для микроконтроллера, позволяющая пользователю производить циклы измерений освещенности, расчет коэффициента пульсации освещенности, вывод на экран результатов измерений, сохранение результатов в энергонезависимую память, просматривать результаты измерений, производить очистку памяти. Упрощенный алгоритм работы устройства показан на Рисунке 12.

Полная блок-схема программы, разработанной для микроконтроллера, приведена в Приложении Б.

Листинг программы для микроконтроллера приведен в Приложении В.

Разработка и отладка программы, а также моделирование работы устройства производилось в среде разработки Proteus v7.7.

Кроме того, что Протеус обладает большой библиотекой элементов с регулируемыми параметрами, позволяющую смоделировать работу практически любой схемы, она также позволяюет моделировать работу довольно большого количества микроконтроллеров. С помощью встроенных компиляторов можно генерировать исполняемые HEX-файлы и загружать их в виртуельную память программ контроллеров. Программа также обладает очень удобным интерфейсом для пошаговой отладки исходного кода прямо во время моделирования.

Ниже приведены скриншоты программы

Так выглядит разработанная схема, смоделированная в протеусе. Так как программно невозможно смоделировать работу фотодиода, вместо него в схеме для моделирования используется генератор напряжения, т.к. в фотогальваническом режиме фотодиод фактически является генератором э.д.с.

При освещенности в 1000 лк фотодиод ФД-24К генерирует на входе операционного усилителя э.д.с. величиной -430 мВ. На скриншоте выше приведен пример, когда освещенность синусоидально меняется от 0 до 1000 лк с частотой в 300 Гц.

Так выглядит дисплей после нажатия кнопок «изм» и «сохр». Экран просмотра прошлых измерений выглядит следующим образом:


8. Разработка конструкции печатного узла

В соответствии с техническим заданием к данному дипломному проекту разработана конструкция печатного узла разрабатываемого устройства. Она представлена в Приложении Г.

Разработка конструкции печатного узла, а также трассировка печатной платы производилась средствами пакета ARES, являющегося компонентом Proteus.

Средства данной среды позволяют производить экспорт корпусов элементов и связей между ними непосредственно из компонента ISIS, предназначенного для отладки и моделирования работы схемы в компонент ARES нажатием одной кнопки.

Среда разработки позволяет производить расстановку и трассировку маршрутов как вручную, так и автоматически или совмещать ручную расстановку и трассировку.

Перед автоматической трассировкой можно создать правила трассировки, которые будут автоматически соблюдены. Если правила соблюсти не удается, необходимо произвести расстановку элементов заново и повторить операцию трассировки.

Правила трассировки представляют собой минимально допустимые зазоры между элементами платы. При автоматической трассировке использовались следующие правила:

  •  Контактная площадка – контактная площадка: 0,254 мм
  •  Контактная площадка – трасса: 0,508 мм
  •  Трасса – трасса: 0,508 мм
  •  Графика: 0,508 мм
  •  Край – прорезь: 0,508 мм

Кроме того, перед трассировкой можно выбрать виды и типы трасс и переходных отверстий.

Для данной разводки выбраны следующие параметры:

  •  Переходные отверстия – нормальные, 1,27 мм
  •  Ширина трасс – 0,3 мм


9. Разработка программы и методики испытаний

9.1 Введение

Данная методика распространяется на разрабатываемое в данной работе устройство, предназначенное для измерения уровня освещенности и коэффициента пульсации источников излучения.

Методика устанавливает методы и средства первичной поверки.

Поверка приборов производится по каждому измерительному каналу в отдельности.

9.2 Требования безопасности

При проведении поверки необходимо соблюдать требования “Правил технической эксплуатации установок потребителей”, 1986 г.

Поверку могут производить операторы, имеющие группу по электробезопасности не ниже III, а также прошедшие инструктаж на рабочем месте по безопасности труда. При работе с источниками УФ излучения необходимо использовать средства защиты персонала от УФ излучения (защитные очки, щитки, перчатки и т.п.) ГОСТ 12.4.013-85.

9.3 Условия поверки

При проведении поверки должны быть соблюдены условия эксплуатации эталонных средств измерения, а также следующие нормальные условия эксплуатации разработанного устройства:

Температура окружающей среды, С°: 20±5

Атмосферное давление, кПа:  90,6¸104,8

Относительная влажность, %  30¸80

9.4 Измерительный канал освещенности

9.4.1 Операции поверки

При проведении поверки выполняются следующие операции:

  •  Внешний осмотр и опробование
  •  Проверка градуировки измерительного канала
  •  Проверка линейности
  •  Проверка коррекции
  •  Определение основной относительной погрешности измерения освещенности

9.4.2 Средства поверки

9.4.2.1 При проведении поверки должны быть применены средства, указанные в таблице:

Номер пункта методики

Наименование средств измерения, используемых при поверке

9.4.4.2

Фотометрическая скамья, группа эталонных фотометров, светоизмерительные лампы типа СИС, или группа эталонных светоизмерительных ламп в комплекте со средствами  обеспечения и контроля рабочего режима

9.4.4.3

Фотометрическая скамья, светоизмерительные лампы  типа СИС, нейтральный ослабитель с коэффициентом пропускания  т = 0,4 - 0,6, светосильный  объектив.

9.4.4.4

Установка для измерения спектральной чувствительности фотоприемников оптического  излучения в  диапазоне (350 – 1100) нм, включающая в себя: диспергирующую систему, блок источников излучения, каналы образцовых и измеряемых приемников, систему регистрации и контроля и группу образцовых детекторов.

Таблица : Средства поверки

9.4.2.2 Допускается применение в комплексах обеспечения и контроля других средств измерений класса на хуже 0,1, не приведенных в таблице, но обеспечивающих определение метрологических характеристик с требуемой точностью.

9.4.2.3 Все средства поверки должны иметь действующие свидетельства о поверке.

9.4.3 Подготовка к поверке

Перед проведением поверки выполняются следующие подготовительные работы:

  •  Создаются условия для применения средств поверки, указанных в Таблице 2;
  •  Средства поверки подготавливаются к работе в соответствии с НД на них.

9.4.4 Проведение поверки

9.4.4.1 Внешний осмотр и опробование.

9.4.4.1.1 При внешнем осмотре проверяется комплектность прибора в соответствии с паспортом.

9.4.4.1.2 Прибор не допускается к поверке, если:

  •  на корпусе фотометрической головки или на корпусе блока обработки сигналов имеются  механические повреждения;
  •  имеются трещины или сколы на оптических элементах фотометрической  головки.

9.4.4.2 Проверка градуировки.

9.4.4.2.1 Проверку градуировки осуществляется с помощью комплекса из группы эталонных фотометров и источника света в качестве компаратора - светоизмерительной лампы с цветовой температурой 2856 К, или с помощью группы эталонных светоизмерительных ламп типа СИС.

9.4.4.2.2 При проверке  градуировки с помощью группы фотометров и светоизмерительной лампы в качестве компаратора,  фотометрическая головка устанавливается на  скамье таким образом, чтобы показание прибора N составило значение 200 - 300 лк,  и фиксируется расстояние L между лампой и входным окном фотометрической головки.

9.4.4.2.3 Эталонный фотометр устанавливается на расстоянии  L от лампы вместо поверяемого прибора и определяется освещенность Е по формуле:

,

где:   i -  реакция фотометра,

         S - коэффициент преобразования фотометра.

9.4.4.2.4 Измерения по п. 7.4.2.3. проводятся для трех фотометров и находят среднюю освещенность Е ср. по формуле:

,

где: Е1, Е2, Е3 - освещенности, определенные с помощью 1, 2, 3 - го фотометра.

9.4.4.2.5 Погрешность градуировки определяется по формуле:

.

9.4.4.2.6 При проверке градуировки с помощью группы эталонных светоизмерительных ламп   эталонная светоизмерительная лампа и поверяемый прибор устанавливаются на фотометрической скамье на взаимном расстоянии L , при котором освещенность на входном окне фотометрической головки Е равна 200 - 300 Лк, и фиксируются показания прибора N. Расстояние при этом определяется формулой:

,

где:   I - сила света эталонной светоизмерительной лампы;

          E - заданная освещенность

9.4.4.2.7 Измерения по п.7.4.2.6. проводятся для трех эталонных ламп и находятся Nср. по формуле:

,

где: N1, N2, N3 - показания прибора при 1, 2, 3 - м измерениях.

9.4.4.2.8 Погрешность градуировки определяется по формуле:

,

где:  Е - заданная освещенность,

         Nср. - среднее показание прибора.

Результаты проверки градуировки считаются положительными, если погрешность  Qгр. не превышает  ± 3 %.

9.4.4.3 Проверка линейности прибора.

9.4.4.3.1 Фотометрическая головка устанавливается на фотометрической скамье так, чтобы освещенность в плоскости входного окна Е1 по показанию прибора была равна 300 - 400 лк. Фиксируется показание прибора N1.

9.4.4.3.2 Изменяют освещенность с помощью  нейтрального ослабителя до значения:

,

где t - коэффициент пропускания ослабителя.

Фиксируются показание прибора N2.

9.4.4.3.3 Нелинейность определяется по формуле:

,

где:  N1, N2 - показания прибора,

        t -  коэффициент пропускания ослабителя.

9.4.4.3.4 Операции по п. 9.4.4.3.1- 9.4.4.3.3 проводятся при освещенностях 10, 100, 1000, 10000, Лк по показаниям прибора          

Результаты проверки линейности считаются положительными, если погрешность  Qн., в качестве которой выбирается максимальное значение, не превышает  ± 3 %.

При определении нелинейности допускается использование оптических элементов (например, объектива) для достижения необходимых уровней освещенности по показанию прибора.

9.4.4.4 Проверка коррекции.

9.4.4.4.1 Измеряется относительная спектральная чувствительность прибора в области спектра 350 - 1100 нм с помощью установки для передачи размера относительной спектральной чувствительности, в состав которой входят компаратор - монохроматор и аттестованное средство измерений (например, кремниевый фотодиод ФД - 288). Измерения проводят с интервалом 10 нм. Полуширина спектрального интервала не должна превышать 5 нм.

9.4.4.4.2 За выходной щелью монохроматора в светонепроницаемой камере устанавливается последовательно опорный приемник  и фотометрическая головка  прибора таким образом, чтобы поток  излучения  не выходил за  пределы  входного окна, и регистрируются показания прибора.

9.4.4.4.3 Относительная спектральная чувствительность измеряемого прибора определяется по формуле:

,

где: S оп. отн. (l) - относительная  спектральная чувствительность опорного приемника,

       S х отн. (l) - относительная спектральная чувствительность измеряемого приемника,

       i оп. (l) - показания опорного приемника,

       i х (l) -  показания измеряемого прибора.

9.4.4.4.4 Расчет погрешности коррекции фотометрической головки f1(Z)  для излучения, относительное спектральное распределение мощности которого отличается от того, при котором прибор градуирован, производится в соответствии с выражением:

,

где: Еа (l) - относительное спектральное распределение мощности излучения источника «А»,

Е (l) - относительное спектральное распределение мощности излучения измеряемого источника.

Для измерительного канала производятся расчеты (Публикация МКО №53) для пяти отобранных источников света (натриевой и ртутной ламп высокого давления НЛВД и РЛВД, трехполосной люминесцентной лампы  ЛЛ  и металлогалоидных ламп МГЛ с тремя добавками и редкоземельными добавками, см. Приложение Г ) и оценивается погрешность коррекции прибора по наибольшему из полученных значений   f1(Z) max.

Результаты проверки коррекции считаются положительными если погрешность коррекции не более ± 5%.

9.4.4.5 Определение основной относительной погрешности измерений

9.4.4.5.1 Суммарное значение основной относительной погрешности при измерении освещённости и яркости определяется выражением:

                               D=1,1     f1(z)2+Qгр.2+Qн.2    ,

где: f 1 ( Z ) - погрешность коррекции ( не более ± 5% ),

       Q гр. - погрешность градуировки по источнику  “ А “ (не более ± 3%)

       Q н. - погрешность нелинейности (не более ± 3%),

Результаты поверки считаются положительными, если суммарная погрешность не превышает ± 8 %.

9.5 Канал измерения коэффициента пульсации

9.5.1 Операции и средства поверки

При проведении поверки должны выполняться операции и применяться средства, указанные в таблице

Наименование операции

Номер пункта методики

Средства поверки и их нормативно-технические характеристики

1. Внешний осмотр и опробование

9.5.3.1

Фотометрическая скамья, группа контрольных газоразрядных источников или источник с переменным коэффициентом пульсации и эталонный пульсметр.

2. Проверка градуировки пульсметра

9.5.3.2

3. Определение основной относительной погрешности измерения коэффициента пульсации

9.5.3.3

Расчёт.

Примечание: допускается применять в комплексах обеспечения и контроля электроизмерительные приборы класса не хуже 0,1, а также другие средства поверки, обеспечивающие определение метрологических характеристик поверяемых приборов с требуемой точностью.

9.5.2 Подготовка к поверке

Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

  •  Проверяемые измерители должны быть подготовлены к поверке в соответствии с НД на них;
  •  Должны быть подготовлены эталонные СИ в соответствии с РЭ на них.

9.5.3 Проведение поверки

9.5.3.1. Внешний осмотр и опробование.

9.5.3.1.1. При внешнем осмотре проверяют комплектность прибора в соответствии с паспортом.

9.5.3.1.2. Прибор не допускается к поверке, если:

а) на корпусе фотометрической головки или на корпусе блока обработки сигналов имеются  механические повреждения;

б) имеются трещины или сколы на оптических элементах фотометрической  головки;        

9.5.3.1.3. Если при нажатии любой из кнопок в поле индикатора появится символ, индицирующий разряд батареи, то необходимо произвести замену элемента  питания.

9.5.3.2. Определение погрешности градуировки пульсметра.

9.5.3.2.1. Определение относительной погрешности градуировки производится с использованием источника модулированного излучения с известным коэффициентом пульсации или газоразрядных источников типа ЛДЦ, ЛД, ЛБ  и образцового пульсметра..

9.5.3.2.2. Устанавливают на скамье источник пульсирующего излучения и с помощью образцовых пульсметров определяют средний коэффициент пульсации

Кобр. = (К 1 обр. + К 2 обр. + К 3 обр.)/3,

где: К 1 обр. , К 2 обр. , К 3 обр. – коэффициенты пульсации источника, определенные с помощью    1 – го, 2 – го и 3 – го пульсметра.

9.5.3.2.3. Производят измерение коэффициента пульсации с помощью исследуемого пульсметра и фиксируют полученное значение К х.

9.5.3.2.4. Погрешность градуировки определяют по формуле:

.

9.5.3.2.5. Измерения проводят при трех значениях коэффициентов модуляции, лежащих в интервале от 1 до 100 % и выбирают максимальное.

Θп. не должно превышать 3,0 %.

9.5.3.3. Определение основной относительной погрешности измерения коэффициента пульсации.

Суммарное значение погрешности прибора определяется выражением:

                                  Δ = 1,1       Θ2гр.  + Θ2н      ,

где: Θгр – погрешность градуировки,

Θн (погрешность нелинейности) – определяется согласно п. 7 настоящей методики.

Δ не должно превышать 10%.


10. Заключение

В данной дипломной работе разработано компактное автономное устройство для измерения уровня освещенности и коэффициента пульсации светового потока с внутренней памятью на 85 измерений. Для представления результатов устройство оснащено 4-строчным знакогенерирующим дисплеем, на который выводятся результаты измерений. Устройство также оснащено элементами управления, позволяющими с помощью разработанного программного обеспечения производить измерения, сохранять полученные результаты в память, а также выводить на экран результаты прошлых измерений. В рамках проекта разработана программа и методика испытаний, устанавливающая методы и средства первичной поверки разработанного устройства.


11. Охрана труда

11.1 Введение

Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности.

Из общего объема информации человек получает через зрительный канал около 80%. Качество поступающей информации во многом зависит от освещения: неудовлетворительное количественно или качественно оно не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом. Нерациональное освещение может, кроме того, являться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие источники света и блики от них, резкие тени ухудшают видимость настолько, что вызывает полную потерю ориентировки работающих.

При неудовлетворительном освещении, кроме того, снижается производительность труда и увеличивается брак продукции.

Человек проводит в помещениях и на работе большую часть своего времени. Вот почему необходимо выполнять все требования к освещению производственных помещений и рабочих мест.

11.2 Требования к освещению производственных помещений и рабочих мест. 

Как и другие факторы, освещение обладает различными характеристиками, параметрами и показателями. Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм).

Световой поток Ф - поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению, характеризует мощность светового излучения.

Единица светового потока - люмен (лм) - световой поток, излучаемый точечным источником с телесным углом в 1 стерадиан при силе света, равной 1 канделе.

Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку ее измерение основывается на зрительном восприятии.

Все источники света, в том числе и осветительные приборы, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока - сила света I.

Сила света I определяется как отношение светового потока dФ, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телеcного угла, к величине этого угла.

За единицу величины силы света принята кандела (кд).

Одна кандела - сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/6·105м2 полного излучения (государственный эталон света) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65 К) при давлении 101325 Па.

Освещенность Е - отношение светового потока dФ падающего на элемент поверхности dS, к площади этого элемента

Е = dФ/dS.

За единицу освещенности принят люкс (лк).

Яркость L элемента поверхности dS под углом относительно нормали этого элемента есть отношение светового потока d2Ф к произведению телесного угла dα, в котором он распространяется, площади dS и косинуса угла α

L = d2Ф/( dα·dS·cosα) = dI/(dS·cosα),

где dI - сила света, излучаемого поверхностью dS в направлении α.

Коэффициент отражения характеризует способность отражать падающий на него световой поток. Он определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Фотр. к падающему на него потоку Фпад.

К основным качественным показателям освещения относятся коэффициент пульсации, показатель ослепленности и дискомфорта, спектральный состав света.

Для оценки условий зрительной работы существуют такие характеристики, как фон, контраст объекта с фоном.

При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое светом неба, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях, искусственное, осуществляемое электрическими лампами и совмещенное, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Естественное освещение помещения через световые проемы в наружных стенах называется боковым, а освещение помещения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада высот здания называется верхним. Сочетание верхнего и бокового естественного освещения называется комбинированным естественным освещением.

Систему естественного освещения выбирают с учетом следующих факторов:

  •  назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения зданий;
  •  требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологической и зрительной работы;
  •  климатических и светоклиматических особенностей места строительства здании;
  •  экономичности естественного освещения.

В зависимости от географической широты, времени года, часа дня и состояния погоды уровень естественного освещения может резко изменяться за очень короткий промежуток времени в довольно широких пределах. Поэтому основной величиной для расчета и нормирования естественного освещения внутри помещений принят коэффициент естественной освещенности (КЕО). Он представляет собой отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба, к значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода; выражается в процентах.

По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух систем - общее и комбинированное. В системе общего освещения светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). В системе комбинированного освещения к общему освещению добавляется местное, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения не допускается.

11.3 Нормы освещенности. 

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, безопасности, эвакуационное, охранное и дежурное.

Рабочее освещение - освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Освещение безопасности - освещение, устраиваемое для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Этот вид освещения должен создавать на рабочих поверхностях в производственных помещениях и на территориях предприятий, требующих обслуживания при отключении рабочего освещения, наименьшую освещенность в размере 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2лк внутри здания и не менее 1лк для территорий предприятий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей. Оно должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц: в помещениях - 0,5 лк, а на открытых территориях- 0,2 лк.

Освещение безопасности и эвакуационное освещение называют аварийным освещением. Выходные двери общественных помещений общественного назначения, в которых могут находиться более 100 человек, а также выходы из производственных помещений без естественного света, где могут находиться одновременно более 50 человек или имеющих площадь более 150 м2, должны быть отмечены указателями. Указатели выходов могут быть световыми и не световыми, при условии, что обозначение выхода освещается светильниками аварийного освещения.

Осветительные приборы аварийного освещения допускается предусматривать горящими, включаемыми одновременно с основными осветительными приборами нормального освещения и не горящими, автоматически включаемыми при прекращении питания нормального освещения.

Охранное освещение должно предусматриваться вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Освещенность должна быть не менее 0,5 лк на уровне земли в горизонтальной плоскости или на уровне 0,5 м от земли на одной стороне вертикальной плоскости, перпендикулярной к линии границы.

Дежурное освещение предусматривается для нерабочего времени. Область его применения, величины освещенности, равномерность и требования к качеству не нормируются.

Основная задача освещения на производстве - создание наилучших условий для видения. Эту задачу можно решить только осветительной системой, отвечающим определенным требованиям.

11.4 Гигиеническая характеристика естественного и искусственного освещения.  

Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы, который определяется следующими параметрами:

  •  наименьшим размером объекта различения (рассматриваемого предмета, отдельной его части или дефекта);
  •  характеристикой фона (поверхности, прилегающей непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается); фон считается светлым - при коэффициенте отражения поверхности более 0,4, средним - при коэффициенте отражения поверхности от 0,2 до 0,4, темным - при при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2.
  •  контрастом объекта различения с фоном К , который равен отношению абсолютной величины разности между яркостью объекта Lо и фона Lф к яркости фона K = |Lо - Lф|/ Lф; контраст считается большим - при К более 0,5(объект и фон резко отличаются по яркости), средним - при К от 0,2 до 0,5, (объект и фон заметно отличаются по яркости), малым - при К менее 0,2(объект и фон мало отличаются по яркости).

Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в окружающем пространстве. Если в поле зрения находятся поверхности, значительно отличающиеся между собой по яркости, то при переводе взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность глаз вынужден переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения.

На рабочем месте должны отсутствовать резкие тени. Наличие резких теней создает неравномерное распределение поверхностей с различной яркостью в поле зрения, искажает размеры и формы объектов различения, в результате повышается утомляемость, снижается призводительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам.

В поле зрения должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескость - повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов.

Прямая блескость связана с источниками света, отраженная возникает на поверхности с большим коэффициентом отражения или отражением по направлению глаза.

Критерием оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установки, является показатель ослепленности Ро, значение которого определяется по формуле

Ро = (S - 1) ·1000,

где S - коэффициент ослепленности, равный отношению пороговых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источников в поле зрения.

Слепящее действие зависит не только от блескостти поверхности, направленной к глазу, но и от контракта различения с фоном (К), который определяется отношением абсолютной разности между яркостью объекта и фона к яркости фона: чем он меньше, тем больше ослепленпость.

Контраст объекта различения с фоном (К) считается:

большим—при К>0,5;

средним—при К=0,2—0,5;

малым — при К<0,2.

Чтобы избежать слепящего действия света, необходимо подвешивать лампы на определенной высоте, которую выбирают в зависимости от мощности лампы и защитного угла (угла падения света на рабочее место) с учетом отражающих поверхностей. Для повышения видимости целесообразно увеличить контраст различаемых объектов, что более эффективно и экономично в сравнении с увеличением освещенности рабочей поверхности. При повышении контраста следует учитывать цветность и коэффициенты отражения объектов и фона.

фоном считается поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается, фон характеризуется способностью отражать световой поток и считается светлым при коэффициенте отражения поверхности >0,4, средним при  ρ=0,2—0,4 и темным при ρ<0,2.

Для повышения равномерности распределения яркостей в поле зрения потолки, и стены рекомендуется окрашивать в светлые тона: салатовый, светло-желтый, кремовый, светло-зеленый или бирюзовый.

Производственное оборудование рекомендуется окрашивать в светло-зеленые тона, движущиеся части—светло-желтые, а открытые механизмы в ярко-красный цвет.

Критерием оценки дискомфортной блесткости, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, является показатель дискомфорта.

Величина освещенности должна быть постоянной во времени, чтобы не возникало утомления глаз за счет переадаптации. Характеристикой относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников света является коэффициент пульсации освещенности Кп.

Кп (%) = 100· (Еmax - Emin)/2Еср,

где Еmax,Emin и Еср - максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колебания.

Для правильной цветопередачи следует выбирать необходимый спектральный состав света. Правильную цветопередачу обеспечивают естественное освещение и искусственные источники света со спектральной характеристикой, близкой к солнечной.

Требования к освещению помещений устанавливает СниП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение. Для помещений промышленных предприятий установлены нормы на КЕО, освещенность, допустимые сочетания показателей ослепленности и коэффициента пульсации. Значения этих норм определяются разрядом и подразрядом зрительной работы. Всего предусмотрено восемь разрядов - от I; где наименьший размер объекта различения составляет менее 0,15мм, до VI, где он превышает 5 мм; VII разряд установлен для работ со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах, VIII - для общего наблюдение за ходом производственного процесса. При расстояниях от объекта различения до глаза работающего более 0,5 м разряд работ устанавливается в зависимости от углового размера объекта различения, определяемого отношением минимального размера объекта различения к расстоянию от этого объекта до глаз работающего. Подразряд зрительной работы зависит от характеристики фона и контраста объекта различения с фоном.

Для помещений жилых, общественных административно-бытовых зданий установлены нормы на КЕО, освещенность, показатель дискомфорта и коэффициент пульсации освещенности. В случаях специальных архитектурно-художественных требований регламентируется также цилиндрическая освещенность. Цилиндрическая освещенность характеризует насыщенность помещения светом. Она рассчитывается инженерным методом.

Выбор этих норм зависит от разряда и подразряда зрительной работы. Для таких помещений предусмотрено 5 разрядов зрительной работы - от А - до Д.

Зрительная работа относится к одному из первых трех разрядов (в зависимости от наименьшего размера объекта различения), если она заключается в различении объектов при фиксированной и нефиксированной линии зрения. Подразряд зрительной работы при этом определяется относительной продолжительностью зрительной работы при направлении зрения на рабочую поверхность (%).

Зрительная работа относится к разрядам Г и Д, если она заключается в обзоре окружающего пространства при очень кратковременном, эпизодическом различении объектов. Разряд Г устанавливается при высокой насыщенности помещения светом, а разряд Д - при нормальной насыщенности.

Нормы естественного освещения зависят от светового климата, в котором расположен административный район. Требуемое значение КЕО определяется по формуле

КЕО = eн·mN,

где N - номер группы обеспеченности естественным светом, который зависит от выполнения световых проемов и их ориентации по сторонам горизонта;

eн - значение КЕО, указанное в таблицах СниП 23-05-95;

mN - коэффициент светового климата.

11.5 Выбор источников света, светильников.

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.

Лампы накаливания. Свечение в этих лампах возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высокой температуры. Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания:

вакуумные (В), газонаполненные (Г) (наполнитель смесь аргона и азота), биспиральные (Б), с криптоновым наполнением (К). Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостаток этих ламп—малая световая отдача от 7 до 20 лм/Вт при большой яркости нити накала, низкий кпд, равный 10—13%; срок службы 800—1000 ч. Лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов.

Основные характеристики ламп—световая отдача, световой поток, средняя продолжительность службы — регламентированы ГОСТ 2239—79 «Лампы накаливания общего назначения. Технические условия» ГОСТ 19190—84 «Лампы электрические. Общие технические условия».

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамовой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена (например, иода), который повышает температуру накала нити и практически исключает испарение. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 30 лм/Вт).

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрических разрядов в парах газа. На внутреннюю поверхность колбы нанесен слой светящегося вещества—люминофора, трансформирующего электрические разряды в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы создают в производственных и других помещениях искусственный свет, приближающийся к естественному, более экономичны в сравнении с другими лампами и создают освещение более благоприятное с гигиенической точки зрения.

К другим преимуществам люминесцентных ламп относятся больший срок службы (10000 ч) и высокая световая отдача, достигающая для ламп некоторых видов 75 лм/Вт, т. е. они в 2,5-3 раза экономичнее ламп накаливания. Свечение происходит со всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы (около5гр.С) делает лампу относительно пожаробезопасной.

Несмотря на ряд преимуществ, люминесцентное освещение имеет и некоторые недостатки: пульсация светового поток, вызывающая стробоскопический эффект (искажение зрительного восприятия объектов различия—вместо одного предмета видны изображения нескольких, а также направления и скорости движения); дорогостоящая и относительно сложная схема включения, требующая регулирующих пусковых устройств (дроссели, стартеры); значительная отраженная блескость; чувстительность к колебаниям температуры окружающей среды (оптимальная температура 20— 25 °С)  понижение и повышение температуры вызывает уменьшение светового потока. В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкции различают несколько типов люминесцентных ламп:

ЛБ—лампы белого света, ЛД—лампы дневного света, ЛТБ — лампы тепло-белого света, ЛХБ—лампы холодного света, ЛДЦ—лампы дневного света правильной цветопередачи. Наиболее универсальны лампы ЛБ. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ применяются в случаях, когда выполняемая работа предполагает цветоразличение.

Характеристика люминесцентных ламп приведена в ГОСТ 6825—74. Для освещения открытых пространств, высоких (более 6 м) производственных помещений в последнее время большое распространение получили дуговые люминесцентные ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Эти лампы в отличие от обычных люминесцентных ламп сосредотачивают в небольшом объеме значительную электрическую и световую мощность. Такие лампы выпускают мощностью от 80 до 1000 Вт. Лампы работают при любой температуре внешней среды. Кроме того, их можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.

К недостаткам ламп относится длительное, в течение 5— 7 мин, разгорание при включении. Ведутся разработки по созданию мощных ламп, дающих спектр, близкий к спектру естественного света. Такими источниками являются дуговая кварцевая лампа ДКсТ, выполненная из кварцевого стекла и наполненная ксеноном под большим давлением, галогенные (ДРИ) и натриевые лампы (ДНаТ).Эти лампы обладают высокой световой отдачей до 100 лМ/Вт, правильной цветопередачей, их мощность составляет 1—2 кВт. Такие лампы можно применять для освещения производственных помещений высотой более 10 м.

Для освещения производственных помещений и складских зданий следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы. Использование ламп накаливания для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп.

Для местного освещения кроме разрядных источников света следует использовать лампы накаливания, в том числе галогенные. Применение ксеноновых ламп внутри помещений не допускается.

Для местного освещения рабочих мест следует использовать светильники с непросвечивающими отражателями. Местное освещение рабочих мест, как правило, должно быть оборудовано регуляторами освещения.

11.6 Организация эксплуатации осветительных установок.

В помещениях, где возможно возникновение стробоскопического эффекта, необходимо включение соседних ламп в 3 фазы питающего напряжения или включение их в сеть с электронными пускорегулирующими аппаратами.

В помещениях общественных, жилых и вспомогательных зданий при невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп, а также для обеспечения архитектурно-художественных требований допускается предусматривать лампы накаливания.

Освещение лестничных клеток жилых зданий высотой более 3 этажей должно иметь автоматическое или дистанционное управление, обеспечивающее отключение части светильников или ламп в ночное время с таким расчетом, чтобы освещенность лестниц была не ниже норм эвакуационного освещения.

На крупных предприятиях должно быть специально выделенное лицо, ведающее эксплуатацией освещения (инженер или техник).

Следует проверять уровень освещенности в контрольных точках производственного помещения после очередной чистки светильников и замены перегоревших ламп.

Чистка стекол световых проемов должна производиться не реже 4 раз в год для помещений со значительными выделениями пыли; для светильников - 4 -12 раз в год, в зависимости от характера запыленности производственного помещения.

Перегоревшие лампы необходимо своевременно заменять. В установках с люминисцентными лампами и лампами ДРЛ необходимо следить за исправностью схем включения, а также пускорегулирующих аппаратов.

11.7 Выводы

Рассмотрены требования к освещению производственных помещений и рабочих мест, гигиенические характеристики естественного и искусственного освещения, нормы освещенности, выбор источников света, светильников и  каким образом должна происходить организация эксплуатации осветительных установок. Все это в непосредственной мере влияет на микроклимат, а значит и на здоровье, самочувствие человека. Вот почему необходимо соблюдать требования и нормы, связанные с освещением.


Приложение Б.








Приложение В.

list p=16F877,r=dec

__config 03F32h  ;11111100110010 - защиты памяти нет,

   ;низковольтное программирование запрещено, сброс по питанию запрещен,

   ;RA5/-MCLR работает как -MCLR, таймер вкл-я питания включен,

   ;сторожевой таймер - выключен, генератор - внутренний высокочастотный

;********* Переменные ************************************

CBLOCK 0x20  ;Начальный адрес блока констант

T_ext   ;таймер внешнего цикла

T_int   ;таймер внутреннего цикла

T_n   ;таймер начальной задержки

M_byte   ;байт посылки

shift   ;счетчик просмотренных измерений

X1   ;переменная

X2   ;переменная

X3   ;переменная

X4   ;переменная

osv1   ;старший байт среднего значения освещенности

osv2   ;младший байт среднего значения освещенности

kpuls   ;коэффициент пульсации

ADDR   ;значение адреса для записи или чтения

EmaxH   ;старший байт максимального значения освещенности

EmaxL   ;младший байт максимального значения освещенности

EminH   ;старший байт минимального значения освещенности

EminL   ;младший байт минимального значения освещенности

STATUS_TMP  ;переменная для временного хранения значения регистра STATUS

W_TMP   ;переменная для временного хранения значения аккумулятора

WMODE   ;байт управления для реализации режимов работы устройства

ENDC   ;

;******** Константы ***************************************

Cr1 equ 50 ;длительность 1-й задержки 50 циклов

Cr2 equ 25 ;длительность 2-й задержки 25х50 циклов

Cr3 equ 200 ;длительность 3-й задержки 200х50 циклов

PCL equ 02h ;Регистр счетчика комманд

STATUS equ 03h ;Регистр выбора банка

TRISB equ 86h ;Регистр выбора направления работы выводов порта B

TRISD equ 88h ;Регистр выбора направления работы выводов порта D

PORTB equ 06h ;Регистр управления защелками порта А

PORTD equ 08h ;Регистр управления защелками порта В

Cmcon equ 1Fh ;вкл/выкл компараторов

EEDATA equ 10Ch ;данные EEPROM

EEADR equ 10Dh ;адрес EEPROM

EECON1 equ 18Ch ;регистр управления EEPROM

EECON2 equ 18Dh ;регистр управления EEPROM

INTCON equ 18Bh ;регистр управления прерываниями

ADRESH equ 1Eh ;регистр данных АЦП

ADRESL equ 9Eh ;регистр данных АЦП

ADCON0 equ 1Fh ;регистр управления АЦП

ADCON1 equ 9Fh ;регистр управления АЦП

;********************************************************

;назначение бит WMODE:

;0, 1 - выбор режима работы:

; 1:0 - MODE1 (измерение, сохранение результата),

; 0:1 - MODE2 (просмотр результатов из памяти)

;2 - установка этого бита в 1 инициирует измерение и вывод результата на экран (в MODE1)

;3 - установка этого бита в 1 инициирует функцию сохранения измерения в память (в MODE1)

;4 - устанавливается в 1 при переходе в MODE2 и сбрасывает счетчик просмотенных измерений

; чтобы при переходе в этот режим всегда начинать просмотр с последнего измерения

;5 - установленный в 0 озаначает, что выбран MODE1, установленный в 1 означает, что выбран MODE2

;6 - установленный в 1 инициирует функцию очищения памяти

;7 - установленный в 1 означает, что память пуста

org 0  

goto main

org 4   ;точка входа в прерывание

movwf W_TMP   ;сохранение значений

movf STATUS, W  ;основных

movwf STATUS_TMP  ;регистров

btfss PORTB, 5  ;если КНОПКА 1 не нажата, то следующие действия пропускаются

goto nekn1

btfsc WMODE, 5 ;если выбран MODE2, то

goto nemode11 ;следующие дествия пропускаются

bsf WMODE, 2 ;произвести измерение и вывести результат на экран

bsf WMODE, 0 ;выбрать MODE1

bcf WMODE, 1

goto nekn1

 

nemode11 nop

movlw 3  ;перейти на предыдущее

subwf shift  ;измерение

bcf WMODE, 0 ;выбрать MODE2

bsf WMODE, 1

nekn1 nop

btfss PORTB, 6  ;если КНОПКА 2 не нажата, то

goto nekn2  ;следующие действия пропускаются

btfsc WMODE, 5 ;если выбран MODE2, то

goto nemode12 ;следующие действия пропускаются

bsf WMODE, 3 ;сохранить полученный результат в память

bsf WMODE, 0 ;выбрать MODE1

bcf WMODE, 1

goto nekn2

nemode12 nop

movlw 3  ;перейти на следующее

addwf shift  ;измерение

bcf WMODE, 0 ;выбрать MODE2

bsf WMODE, 1

nekn2 nop

btfss PORTB, 7  ;если кнопка РЕЖИМ не нажата,

goto nekn3  ;то следующие действия пропускаются

btfss WMODE, 5 ;если выбран MODE1,

goto $+6  ;то следующие действия пропускаются

bsf WMODE, 0 ;выбрать MODE1

bcf WMODE, 1

bcf WMODE, 2 ;обнулить управляющие биты

bcf WMODE, 3

goto nekn3

bcf WMODE, 0 ;выбрать MODE2, если был выбран MODE1

bsf WMODE, 1 ;

bsf WMODE, 5 ;выбран MODE2

bsf WMODE, 4 ;сбросить счетчик просмотренных результатов

nekn3 nop

btfss PORTB, 4  ;если не нажата кнопка ОЧИСТИТЬ ПАМЯТЬ

goto nekn4  ;то следующие действия пропускаются

bsf WMODE, 6 ;установить бит, инициирующий вызов функции очистки памяти

bsf WMODE, 0 ;перейти в MODE1

bcf WMODE, 1

nekn4 nop

bcf PORTB, 5  ;записать 0 в источники прерываний

bcf PORTB, 6  ;чтобы исключить несоответствие

bcf PORTB, 7  ;и выйти из прерывания

bsf STATUS, 5   

bsf STATUS, 6

bcf INTCON, 0  ;сбросить флаг прерывания

bcf STATUS, 5

bcf STATUS, 6

movf STATUS_TMP  ;восстановить значения основных регистров

movwf STATUS

movf W_TMP, W

 

retfie    ;выход из прерывания и возвращение в main

main nop

goto start

table addwf PCL

retlw 0x4f ;О 

retlw 0x63 ;c

retlw 0xB3 ;в 

retlw 0x65 ;e

retlw 0xe6 ;щ 

retlw 0x65 ;e

retlw 0xbd ;н 

retlw 0xbd ;н 

retlw 0x6f ;o

retlw 0x63 ;c

retlw 0xbf ;т 

retlw 0xc4 ;ь 

retlw 0x3a ;:

retlw 0xa8 ;П 

retlw 0x79 ;у 

retlw 0xbb ;л 

retlw 0xc4 ;ь 

 retlw 0x63 ;с

retlw 0x61 ;а

 retlw 0xe5 ;ц 

retlw 0xb8 ;и 

retlw 0xc7 ;я 

retlw 0x3a ;:

 

retlw 0xb8 ;и 

retlw 0xb7 ;з 

retlw 0xbc ;м 

retlw 0x63 ;с 

retlw 0x6f ;o

retlw 0x78 ;х 

retlw 0x70 ;р 

retlw 0xbe ;п 

retlw 0x70 ;р 

retlw 0x65 ;e

retlw 0xe3 ;д 

retlw 0x63 ;с 

retlw 0xbb ;л 

retlw 0x65 ;e

retlw 0xe3 ;д 

retlw 0x4f ;О 

retlw 0xb6 ;ж 

retlw 0xb8 ;и 

retlw 0xe3 ;д 

 retlw 0x61 ;а

retlw 0xbd ;н

 retlw 0xb8 ;и 

retlw 0x65 ;е 

retlw 0x43 ;С 

retlw 0x6f ;o

retlw 0x78 ;х 

retlw 0x70 ;р 

 retlw 0x61 ;а

retlw 0xbd ;н

 retlw 0x65 ;е 

retlw 0xbd ;н 

 retlw 0x6f ;o

;******** ИНИЦИАЛИЗАЦИИЯ КОНТРОЛЛЕРА LCD********************************************************

start movlw 00000111b ;

movwf Cmcon  ;выключить компараторы и включить эти пины как цифровые входы/выходы

clrf PORTB  ;инициализация защелок порта А

clrf PORTD  ;инициализация защелок порта В

bcf STATUS,6 ;

bsf STATUS,5 ;Перейти в 1-й банк (установить в 1 5-й бит регистра STATUS).

movlw 11111000b ;Записать конфигурацию порта B в аккумулятор (W).

movwf TRISB  ;Скопировать конфигурацию порта B из W в регистр TrisA

movlw 00000000b ;Записать конфигурацию порта D в аккумулятор (W).

movwf TRISD  ;Скопировать конфигурацию порта D из W в регистр TRISB.

bcf STATUS,5 ;Перейти в 0-й банк (установить в 0 5-й бит регистра STATUS).

;******** ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ ЖКИ ***************************************************************************

;******** Пауза более 30 мс + FUNCTION SET **************************************************************

movlw 00111000b ;DB7...DB0=00111000

movwf M_byte  ;записать это значение в байт сообщения

call in_port  ;запись в порт

 bcf PORTB, 1 ;RS=0

bcf PORTB, 2 ;RW=0

call pause3

call zapis               ;

;******** Пауза более 39 мкс *****************************************************************************

call pause1

;******** Продолжение инициализации DISPLAY ON/OFF MODE **************************************************

 movlw 00001110b ;DB7...DB0=00001110

movwf M_byte  ;записать это значение в байт сообщения

call in_port  ;запись в порт

call zapis  ;

;******** Пауза более 39 мкс *****************************************************************************

call    pause1

;******** Продолжение инициализации DISPLAY CLEAR ********************************************************

movlw 00000001b ;DB7...DB0=00000001

movwf M_byte  ;записать это значение в байт сообщения

call in_port  ;запись в порт

call zapis  ;

;******** Пауза более 1,53 мс ****************************************************************************

call pause2

;******** Продолжение инициализации ENTRY MODE SET *******************************************************

movlw 00000110b ;DB7...DB0=00000110

movwf M_byte  ;записать это значение в байт сообщения

call in_port  ;запись в порт

call zapis  ;

;******** Пауза более 1,53 мс ****************************************************************************

 call pause2

call pause1

;******** Продолжение инициализации DISPLAY ON/OFF CONTROL SET *******************************************************

 movlw 00001100b ;DB7...DB0=00001100

movwf M_byte  ;записать это значение в байт сообщения

call in_port  ;запись в порт

call zapis  ;

;******** Пауза более 39 мкс *****************************************************************************

call pause1

;******** Инициализация дисплея закончена ****************************************************************

;******** Вывод ******************************************************************************************

movlw 0  ;обнулить

movwf shift  ;счетчик просмотренных результатов

bsf STATUS, 5

bsf STATUS, 6

movlw 10001000b ;разрешены только прерывания по изменению сигнала на RB4:RB7

movwf INTCON  ;выводы RB5, RB6 и RB7 соответствуют кнопкам КНОПКА1, КНОПКА2 и РЕЖИМ соотв.

bcf STATUS, 5

bcf STATUS, 6

;если память очищена, и в ней нет ни одного значения, в т.ч. номера первой незанятой ячейки

;который хранится в нулевой ячейке памяти EEPROM,

;в эту ячейку записывается значение 1

movlw 0x2100

call dataread

movwf M_byte

movlw 0xFF

subwf M_byte, 0

btfsc STATUS, 2

goto clrmem

movlw 0x01  ;если в нулевой ячейке памяти 

subwf M_byte  ;записано 01 (память пуста)

btfsc STATUS, 2 ;установить бит

bsf WMODE, 7 ;означающий, что память пуста, в 1

bsf WMODE, 0 ;при включении выбрать режим

bcf WMODE, 1 ;MODE1

waiti nop   ;ожидание,

 btfsc WMODE, 6 ;если пользователь захотел очистить память,

goto clrmem  ;очистить память

btfsc WMODE, 7 ;если память очищена, то перейти

goto MODE1  ;в MODE1

btfsc WMODE, 0 ;переход в режим MODE1

 goto MODE1  ;если 0 бит WMODE = 1

 

 btfsc WMODE, 1 ;переход в режим MODE2

 goto MODE2  ;если 1 бит WMODE = 1

goto waiti

;

MODE1 nop

bcf WMODE, 6  

clrf osv1

clrf osv2

clrf kpuls

bcf WMODE, 5 ;выбран MODE1

movlw 00000001b ;очистить экран 

movwf M_byte  ;

bcf PORTB, 1

call in_port  ;

call zapis  ;

bsf PORTB, 1

call pause3

call defaultprint ;вывести слова "Освещенность" и "Пульсация"

 call knmode1  ;вывести названия кнопок в MODE1

waitizm btfsc WMODE, 5 ;если вдруг пользователь захочет перейти в другой режим,

goto waiti  ;перейти в цикл ожидания выбора режима

btfsc WMODE, 6 ;если пользователь захочет очистить память

call clrmem  ;очистить память

btfss WMODE, 2 ;ожидание нажатия кнопки "изм",

goto waitizm  ;которая инициирует процесс измерения

 call printwait

call izm  ;измерение 

metka3 nop

call nprintwait

call output  ;вывод на экран 

 bcf WMODE, 2 ;сброс флага инициации измерения в 0

bcf WMODE, 3

waits btfsc WMODE, 5 ;если пользователь захочет перейти в другой режим,

goto waiti  ;перейти в цикл ожидания выбора режима

btfsc WMODE, 6 ;если пользователь захочет очистить память

goto waiti  ;очистить память

btfsc WMODE, 2 ;если пользователь нажмет кнопку измерения

goto MODE1  ;вернуться в начало MODE1

btfss WMODE, 3 ;ожидание нажатия кнопки "сохр"

goto waits  ;которая инициирует сохранение результата в память

call tomem  ;сохранить результат

bcf WMODE, 3 ;сбросить флаг инициации сохранения в 0

bcf WMODE, 7 ;память не пуста

call printsaved ;вывести сообщение о том, что измерение сохранено

bcf WMODE, 0 ;сбросить флаг выбора режима

goto waiti   ;и перейти в режим ожидания

MODE2 nop

bsf WMODE, 5 ;выбран MODE2

movlw 00000001b ;очистить экран

 movwf M_byte  ;

bcf PORTB, 1

call in_port  ;

call zapis  ;

call pause3

 

call knmode2  ;вывести названия кнопок в MODE2

 call defaultprint ;вывести слова "Освещенность" и "Пульсация"

btfsc WMODE, 4 ;если бит сброса счетчика просмотренных результатов установлен в 1,

clrf shift  ;сбросить счетчик просмотренных сообщений

bcf WMODE, 4 ;обнулить флаг

call frommem  ;вывод результатов из памяти на экран

 

movlw 0

movwf M_byte

DivAdr movlw 1

 addwf M_byte

movlw 3  ;подсчет номера измерения

 subwf ADDR, 1

btfss STATUS, 2

goto DivAdr

movlw 0

movwf EminH

movf M_byte, W

 movwf EminL

call bintodec ;результат нужно вывести в десятичном виде

movlw 0x9e  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

call in_port

bcf PORTB, 1

call zapis

call pause1

 movlw 0x30  ;чтобы не выводить на экран 01, 02, 03 и т.д.

subwf X2, 0  ;вместо 1, 2, 3 соответственно

btfsc STATUS, 2 ;перед выводом на экран

goto znnom1  ;первый символ проверяется

   ;на соответствие нулю

 movf X2, W

movwf M_byte

call in_port

bsf PORTB, 1

call zapis

call pause1

znnom1 movf X1, W

movwf M_byte

call in_port

bsf PORTB, 1

call zapis

call pause1

 bcf WMODE, 1 ;сбросить флаг выбора режима

goto waiti   ;и перейти к циклу ожидания выбора режима

clrmem bsf STATUS, 5

bsf STATUS, 6

bcf INTCON, 7

bcf STATUS, 5

movlw 0x2100

movwf EEADR

movlw 0x01

movwf EEDATA

call datawrite

call pause3

bsf WMODE, 7

bsf STATUS, 5

bsf STATUS, 6

bsf INTCON, 7

 bcf STATUS, 5

bcf STATUS, 6

goto MODE1  ;после очистки памяти программа возвращается в MODE1

 

;функция вывода значений на экран

output  movf osv1, W  ;старший байт

 movwf EminH

 movf osv2, W  ;младший байт

 movwf EminL

 call bintodec ;представить в десятичной форме

 

 movlw 0x8e  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

 movlw 0x30  ;чтобы не выводить на экран 01, 02, 03 и т.д.

 subwf X4, 0  ;вместо 1, 2, 3 соответственно

 btfsc STATUS, 2 ;перед выводом на экран

 goto znos3  ;первый символ проверяется

    ;на соответствие нулю

  

 movf X4, W

 movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

 goto znosall1

znos3  movlw 0x30  ;чтобы не выводить на экран 01, 02, 03 и т.д.

 subwf X3, 0  ;вместо 1, 2, 3 соответственно

 btfsc STATUS, 2 ;перед выводом на экран

 goto znos2  ;первый символ проверяется

    ;на соответствие нулю

znosall1 movf X3, W

 movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

 goto znosall2

znos2  movlw 0x30  ;чтобы не выводить на экран 01, 02, 03 и т.д.

 subwf X2, 0  ;вместо 1, 2, 3 соответственно

 btfsc STATUS, 2 ;перед выводом на экран

 goto znos1  ;первый символ проверяется

    ;на соответствие нулю

znosall2 movf X2, W

 movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

znos1  movf X1, W

 movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

 movlw 0xBB  ;л 

 movwf M_byte

 call in_port

 call zapis

 call pause1

 movlw 0xBA  ;к 

 movwf M_byte

 call in_port

 call zapis

 call pause1

  

 clrf EminH

 movf kpuls, W

 movwf EminL

 call bintodec

 movlw 0xCB  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

 movlw 0x30  ;чтобы не выводить на экран 01, 02, 03 и т.д.

 subwf X2, 0  ;вместо 1, 2, 3 соответственно

 btfsc STATUS, 2 ;перед выводом на экран

 goto znkp1  ;первый символ проверяется

    ;на соответствие нулю

 movf X2, W

 movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

znkp1  movf X1, W

 movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

  

 movlw 0x25  ;%

 movwf M_byte

 call in_port

 call zapis

 call pause1

 return

;фунция измерения 

izm call adc  ;считать значение из АЦП

movf ADRESH, W ;и записать его

movwf EminH  ;и в минимум

movwf EmaxH  ;и в максимум

 bsf STATUS, 5

movf ADRESL, W

bcf STATUS, 5

movwf EminL

movwf EmaxL

movlw 0x00  ;количество измерений - 256

movwf X3

clrf M_byte

bsf STATUS, 5

bsf STATUS, 6

bcf INTCON, 7 ;на время измерения запрещены все прерывания

bcf STATUS, 5 ;

bcf STATUS, 6

 

loop1 call adc  ;начало цикла измерений 

 bsf STATUS, 5 ;каждый результат

 movf ADRESL, W ;складывается с предыдущим и записывается в одну переменную

 bcf STATUS, 5 ;

 addwf M_byte, 1 ;на которую выделено 3 байта

 btfss STATUS, 0 ;проверка бита переноса

 goto $+17

 btfss osv2, 7

 goto $+15

 btfss osv2, 6

 goto $+13

 btfss osv2, 5

 goto $+11

 btfss osv2, 4

 goto $+9

 btfss osv2, 3

 goto $+7

 btfss osv2, 2

 goto $+5

 btfss osv2, 1

 goto $+3

 btfsc osv2, 0

 incf osv1

  

 btfsc STATUS, 0 ;если бит переноса установлен в 1,

 incf osv2, 1  ;значение следующего байта увеличивается на 1

 movf ADRESH, W

 addwf osv2, 1

 btfsc STATUS, 0

 incf osv1, 1

 

 call minmax  ;полученный результат записывается либо в минимум,

 metka1 nop  ;либо в максимум, либо пропускается

 call pause3

 movlw 1

 subwf X3, 1

 btfss STATUS, 2 ;проверка условия выхода из цикла измерений

 goto loop1

  movlw 8

movwf M_byte

minus decf osv2  ;вычитаем из полученных значений величину смещения,

 movlw 1  ;подамаемого на вход ОУ

 subwf M_byte

 

 btfss osv2, 7

 goto $+15

 btfss osv2, 6

 goto $+13

 btfss osv2, 5

 goto $+11

 btfss osv2, 4

 goto $+9

 btfss osv2, 3

 goto $+7

 btfss osv2, 2

 goto $+5

 btfss osv2, 1

 goto $+3

 btfsc osv2, 0

 decf osv1

btfss STATUS, 2

goto minus

bsf STATUS, 5

bsf STATUS, 6

bsf INTCON, 7 ;на время измерения запрещены все прерывания

bcf STATUS, 5 ;

bcf STATUS, 6

clrf X3

clrf X4

bcf STATUS, 0

movf EminL, W  ;минимум 

 subwf EmaxL, 0  ;вычитается из максимума

movwf X4

 btfss STATUS, 0

decf X3, 1

movf EminH, W

 subwf EmaxH, 0

addwf X3

movlw 0x31   ;и полученная разность умножается на 50

 movwf M_byte

movf X3, W

movwf X1

movf X4, W

movwf X2

 

 movlw 0x00

movwf kpuls

btfsc X3, 2   ;если она не равна 0

 goto x50

btfsc X3, 1

goto x50

btfsc X4, 7

goto x50

btfsc X4, 6

goto x50

btfsc X4, 5

goto x50

btfsc X4, 4

goto x50

btfsc X4, 3

goto x50

btfsc X4, 2

goto x50

btfsc X4, 1

goto x50

btfss X4, 0

goto metka3

 

x50 movf X2, W

addwf X4, 1

btfsc STATUS, 0

incf X3

movf X1, W

addwf X3, 1

movlw 1

subwf M_byte

btfss STATUS, 2

 goto x50

;чтобы получить коэффициент пульсации, нужно

;разность максимума и минимума поделить на

;удвоенное среднее значение (среднее арифметическое) всех измерений

;и умножить на 100%

;т.к. разность максимума и минимума уже умножена на 50,

;то данный результат для получения коэффициента пульсации

;необходимо разделить на одно среднее значение всех измерений

;т.к. цикл измерений повторялся 256 раз

;и результат каджого нового измерения записывался в переменную,

;под которую отведено 3 байта,

;то среднее арифметическое из проведенных измерений

;является записанным в старшие два байта переменной,

;что аналогично сдвигу влево на 8 разрядов

;или делению на 256

;функция деления (подсчета коэффициента пульсации):

div movf X3, W

xorwf osv1, 0

movwf X1

btfsc X1, 7

goto srav17

btfsc X1, 6

goto srav16

btfsc X1, 5

goto srav15

btfsc X1, 4

goto srav14

btfsc X1, 3

goto srav13

btfsc X1, 2

goto srav12

btfsc X1, 1

goto srav11

btfsc X1, 0

goto srav10

goto srav2

srav17 btfsc osv1, 7

goto metka3

goto kpp1

srav16 btfsc osv1, 6

goto metka3

goto kpp1

srav15 btfsc osv1, 5

goto metka3

goto kpp1

srav14 btfsc osv1, 4

goto metka3

goto kpp1

srav13 btfsc osv1, 3

goto metka3

goto kpp1

srav12 btfsc osv1, 2

goto metka3

goto kpp1

srav11 btfsc osv1, 1

goto metka3

goto kpp1

 

srav10 btfsc osv1, 0

goto metka3

goto kpp1

 

srav2 movf X4, W

xorwf osv2, 0

movwf X1

btfsc X1, 7

goto srav27

btfsc X1, 6

goto srav26

btfsc X1, 5

goto srav25

btfsc X1, 4

goto srav24

btfsc X1, 3

goto srav23

btfsc X1, 2

goto srav22

btfsc X1, 1

goto srav21

btfsc X1, 0

goto srav20

srav27 btfsc osv2, 7

goto metka3

goto kpp1

srav26 btfsc osv2, 6

goto metka3

goto kpp1

srav25 btfsc osv2, 5

goto metka3

goto kpp1

srav24 btfsc osv2, 4

goto metka3

goto kpp1

srav23 btfsc osv2, 3

goto metka3

goto kpp1

srav22 btfsc osv2, 2

goto metka3

goto kpp1

srav21 btfsc osv2, 1

goto metka3

goto kpp1

srav20 btfsc osv2, 0

goto metka3

goto kpp1

kpp1 movf osv2, W

subwf X4

btfss STATUS, 0

decf X3

movf osv1, W

subwf X3

movlw 0x01

addwf kpuls

 goto div

;функция получения значения из АЦП:

adc bcf STATUS, 6

bsf STATUS, 5

movlw 10000001b

movwf ADCON1

bcf STATUS, 5

 movlw 11000001b

movwf ADCON0

do_conv bsf ADCON0, 2  ;установить бит в 1 -> инициировать операцию конвертации АЦП

wait_eoc btfsc   ADCON0, 2 ;подождать пока бит установится в 0

 goto    wait_eoc ;

return

;функция определения минимума/максимума

;начальное условие - и в минимум и в максимум записано только что

;полученное значение из АЦП

;каждое следующее значение из цикла измерений сравнивается с предыдущим

minmax bcf STATUS, 5

bcf STATUS, 6

 movf EminH, W

xorwf ADRESH, 0 ;сравнить новое значение с предыдущим минимумом

movwf X1  ;с помощью побитового исключающего ИЛИ

 btfsc X1, 1

goto minh1

btfsc X1, 0

goto minh0

 

movf EminL, W

bsf STATUS, 5

xorwf ADRESL, 0

bcf STATUS, 5

movwf X2

btfsc X2, 7

goto minl7

btfsc X2, 6

goto minl6

btfsc X2, 5

goto minl5

btfsc X2, 4

goto minl4

btfsc X2, 3

goto minl3

btfsc X2, 2

goto minl2

btfsc X2, 1

goto minl1

btfsc X2, 0

 goto minl0

minh1 btfsc EminH, 1 ;если новое измерение меньше, чем предыдущий минимум

call adctomin ;то записать это значение в минимум

 goto metka2

minh0 btfsc EminH, 0

call adctomin

goto metka2

minl7 btfsc EminL, 7

call adctomin

goto metka2

minl6 btfsc EminL, 6

call adctomin

goto metka2

minl5 btfsc EminL, 5

call adctomin

goto metka2

minl4 btfsc EminL, 4

call adctomin

goto metka2

minl3 btfsc EminL, 3

call adctomin

goto metka2

minl2 btfsc EminL, 2

call adctomin

goto metka2

minl1 btfsc EminL, 1

call adctomin

goto metka2

minl0 btfsc EminL, 0

call adctomin

goto metka2

metka2 bcf STATUS, 5

 bcf STATUS, 6

movf EmaxH, W ;сравнить новое значение с предыдущим максимумом

xorwf ADRESH, 0 ;с помощью операции побитового исключающего ИЛИ

 movwf X1

btfsc X1, 1

goto maxh1

btfsc X1, 0

goto maxh0

 

movf EmaxL, W

bsf STATUS, 5

xorwf ADRESL, 0

bcf STATUS, 5

movwf X2

btfsc X2, 7

goto maxl7

btfsc X2, 6

goto maxl6

btfsc X2, 5

goto maxl5

btfsc X2, 4

goto maxl4

btfsc X2, 3

goto maxl3

btfsc X2, 2

goto maxl2

btfsc X2, 1

goto maxl1

 btfsc X2, 0

goto maxl0

maxh1 btfss EmaxH, 1 ;и если новое значение больше, чем

call adctomax ;предыдущий максимум,

goto metka1  ;то переписать значение максимума

maxh0 btfss EmaxH, 0

call adctomax

goto metka1

maxl7 btfss EmaxL, 7

call adctomax

goto metka1

maxl6 btfss EmaxL, 6

call adctomax

goto metka1

maxl5 btfss EmaxL, 5

call adctomax

goto metka1

maxl4 btfss EmaxL, 4

call adctomax

goto metka1

maxl3 btfss EmaxL, 3

call adctomax

goto metka1

maxl2 btfss EmaxL, 2

call adctomax

goto metka1

maxl1 btfss EmaxL, 1

call adctomax

goto metka1

maxl0 btfss EminL, 0

call adctomax

goto metka1

adctomin movf ADRESH, W

 movwf EminH

 bsf STATUS, 5

 movf ADRESL, W

 bcf STATUS, 5

 movwf EminL

 goto metka1

adctomax movf ADRESH, W

 movwf EmaxH

 bsf STATUS, 5

 movf ADRESL, W

 bcf STATUS, 5

 movwf EmaxL

 goto metka1

;представить значение регистров EminH и EminL

;в десятичном виде

;и записать количество единиц,

;десятков, сотен и тысяч в X1, X2, X3 и X4 соответственно

bintodec movlw 0x00

 movwf X1

 movwf X2

 movwf X3

 movwf X4

 movlw 5

 btfsc EminH, 1

 addwf X3

 movlw 1

 btfsc EminH, 1

 addwf X2

 movlw 2

 btfsc EminH, 1

 addwf X1

 movlw 2

 btfsc EminH, 0

 addwf X3

 movlw 5

 btfsc EminH, 0

 addwf X2

 movlw 6

 btfsc EminH, 0

 addwf X1

 movlw 1

 btfsc EminL, 7

 addwf X3

 movlw 2

 btfsc EminL, 7

 addwf X2

 movlw 8

 btfsc EminL, 7

 addwf X1

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto zn7

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto zn7

 btfsc X1, 1

 call incX2

zn7 movlw 6

 btfsc EminL, 6

 addwf X2

 movlw 4

 btfsc EminL, 6

 addwf X1

 

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto pzn6

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto pzn6

 btfsc X1, 1

 call incX2

pzn6 btfsc X2, 4

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto zn6

 btfsc X2, 2

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto zn6

 btfsc X2, 1

 call incX3

zn6 movlw 3

 btfsc EminL, 5

 addwf X2

 movlw 2

 btfsc EminL, 5

 addwf X1

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto pzn5

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto pzn5

 btfsc X1, 1

 call incX2

pzn5 btfsc X2, 4

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto zn5

 btfsc X2, 2

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto zn5

 btfsc X2, 1

 call incX3

zn5 movlw 1

 btfsc EminL, 4

 addwf X2

 movlw 6

 btfsc EminL, 4

 addwf X1

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn4

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn4

 btfsc X1, 1

 call incX2

ppzn4 btfsc X2, 4

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn4

 btfsc X2, 2

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn4

 btfsc X2, 1

 call incX3

pzn4 btfsc X3, 4

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn4

 btfsc X3, 2

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn4

 btfsc X3, 1

 call incX4

zn4 movlw 8

 btfsc EminL, 3

 addwf X1

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn3

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn3

 btfsc X1, 1

 call incX2

ppzn3 btfsc X2, 4

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn3

 btfsc X2, 2

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn3

 btfsc X2, 1

 call incX3

 

pzn3 btfsc X3, 4

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn3

 btfsc X3, 2

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn3

 btfsc X3, 1

 call incX4

zn3 movlw 4

 btfsc  EminL, 2

 addwf X1

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn2

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn2

 btfsc X1, 1

 call incX2

ppzn2 btfsc X2, 4

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn2

 btfsc X2, 2

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn2

 btfsc X2, 1

 call incX3

pzn2 btfsc X3, 4

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn2

 btfsc X3, 2

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn2

 btfsc X3, 1

 call incX4

zn2 movlw 2

 btfsc EminL, 1

 addwf X1

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn1

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn1

 btfsc X1, 1

 call incX2

ppzn1 btfsc X2, 4

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn1

 btfsc X2, 2

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn1

 btfsc X2, 1

 call incX3

pzn1 btfsc X3, 4

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn1

 btfsc X3, 2

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn1

 btfsc X3, 1

 call incX4

zn1 movlw 1

 btfsc EminL, 0

 addwf X1

 

 btfsc X1, 4

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn0

 btfsc X1, 2

 call incX2

 btfss X1, 3

 goto ppzn0

 btfsc X1, 1

 call incX2

ppzn0 btfsc X2, 4

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn0

 btfsc X2, 2

 call incX3

 btfss X2, 3

 goto pzn0

 btfsc X2, 1

 call incX3

pzn0 btfsc X3, 4

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn0

 btfsc X3, 2

 call incX4

 btfss X3, 3

 goto zn0

 btfsc X3, 1

 call incX4

zn0 nop

ASCII  movlw 0x30

 addwf X1

 addwf X2

 addwf X3

 addwf X4

  

 return

incX2 movlw 1

addwf X2

movlw 10

subwf X1

return

incX3 movlw 1

addwf X3

movlw 10

subwf X2

return

incX4 movlw 1

addwf X4

movlw 10

subwf X3

return

;запись значений в память

tomem  movlw 0x2100  ;прочитать значение нулевого адреса памяти,

 call dataread ;в котором хранится адрес последней занятой значением ячейки + 1

 bcf STATUS, 5

 bsf STATUS, 6

 addwf EEADR, 1 ;и записать это значение в EEADR

  

 bcf STATUS, 6

 movf osv1, W  ;записать значение старшего байта

 bsf STATUS, 6 ;среднего значения освещенности

 movwf EEDATA  ;в EEDATA

 call datawrite ;инициировать запись

 bsf  STATUS, 6

 movlw 1  ;увеличить значение EEADR на 1

 addwf EEADR, 1 ;и повторить

 bcf STATUS, 6

 movf osv2, W  ;записать значение младшего байта

 bsf STATUS, 6 ;среднего значения освещенности

 movwf EEDATA  ;в EEDATA

 call datawrite

 bsf  STATUS, 6

 movlw 1  ;увеличить значение EEADR на 1

 addwf EEADR, 1 ;и повторить запись

 bcf STATUS, 6

 movf kpuls, W ;записать значение коэффициента пульсации

 bsf STATUS, 6 ;в EEDATA

 movwf EEDATA

 call datawrite

 bsf  STATUS, 6

 movlw 1  ;увеличить значение 

 addwf EEADR, 1 ;EEADR на 1

 movlw 0x2100  ;вычесть из этого значения

 subwf EEADR, 0 ;2100h

 movwf EEDATA

 movlw 0x2100  ;и записать

 movwf EEADR  ;в нулевую ячейку памяти EEPROM

 call datawrite

  

 return

;функция вывода информации из памяти на экран

frommem  movlw 0  ;прочитать значение нулевой ячейки

 movwf ADDR  ;памяти EEPROM

 movlw 0x2100

 call dataread

 movwf X1

 movf X1, W

 addwf ADDR  ;добавить его к ADDR

 movlw 0x20FD

 addwf ADDR

 movf shift, W ;так же добавить к ADDR

 addwf ADDR  ;значение счетчика просмотренных результатов

 movf ADDR, W  ;ограничение пролистываний измерений

 subwf X1, 0  ;вверх 

 btfss STATUS, 2

 goto $+4

 movlw 3

 subwf ADDR

 subwf shift

 movlw 0xFE  ;и вниз 

 subwf ADDR, 0

 btfss STATUS, 2

 goto $+4

 movlw 3

 addwf ADDR

 addwf shift

  

 movf ADDR, W  ;прочитать значение по адресу ADDR

 call dataread

 movwf osv1  ;записать его в старший байт среднего значения освещенности

 movlw 1

 addwf ADDR  ;увеличить значение ADDR

 movf ADDR, W  ;прочитать значение по новому адресу

 call dataread

 movwf osv2  ;записать в младший байт среднего значения освещенности

 movlw 1

 addwf ADDR  ;увеличить ADDR

 movf ADDR, W  ;

 call dataread ;прочитать значение по новому адресу

 movwf kpuls  ;записать значение в переменную, соответствующую коэффициенту пульсации

 call output  ;вызвать функцию вывода информации на экран

 return

dataread bsf STATUS, 6   ;

  bcf STATUS, 5   ;Bank 2

 movwf EEADR       ;to read from

 bsf STATUS, 5   ;Bank 3

 bcf EECON1, 7   ;Point to Data memory

 bsf EECON1, 0   ;Start read operation

 bcf STATUS, 5   ;Bank 2

 movf EEDATA, W

 bcf STATUS, 6 ;Bank 0

 return

datawrite bsf  STATUS, 6  ;

 bsf  STATUS, 5  ;Bank 3

 btfsc  EECON1, 1  ;Wait for

 goto  $-1   ;write to finish

 bsf  STATUS, 5  ;Bank 3

 bcf  EECON1, 7  ;Point to Data memory

 bsf  EECON1, 2  ;Enable writes

    ;Only disable interrupts

 bcf  INTCON, 7  ;if already enabled,

    ;otherwise discard

 movlw  0x55   ;Write 55h to

 movwf  EECON2   ;EECON2

 movlw  0xAA   ;Write AAh to

 movwf  EECON2   ;EECON2

 bsf  EECON1, 1  ;Start write operation

    ;Only enable interrupts

 bsf  INTCON, 7  ;if using interrupts,

    ;otherwise discard

 bcf  EECON1, 2  ;Disable writes

 bcf EECON1, 1

 bcf  STATUS, 6  ;

 bcf  STATUS, 5  ;Bank 0

 return

;******** Set DDRAM ADDRESS ******************************************************************************

defaultprint movlw 0x80  ;выбор позиции символа на экране 

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 0

 movwf X1

 movlw 13

 movwf X2

prosv  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prosv

;******** Set DDRAM ADDRESS ******************************************************************************

 movlw 0xc0  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 13

 movwf X1

 movlw 10

 movwf X2

prpuls  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prpuls

 return

;******** Set DDRAM ADDRESS ******************************************************************************

knmode1  movlw 0xD4  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 23

 movwf X1

 movlw 3

 movwf X2

prizm  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prizm

;******** Set DDRAM ADDRESS ******************************************************************************

 movlw 0xE4  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 26

 movwf X1

 movlw 4

 movwf X2

prsave  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prsave

 return

;******** Set DDRAM ADDRESS ******************************************************************************

knmode2  movlw 0xD4  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 30

 movwf X1

 movlw 4

 movwf X2

prpred  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prpred

;******** Set DDRAM ADDRESS ******************************************************************************

 movlw 0xE4  ;выбор позиции символа на экране

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 34

 movwf X1

 movlw 4

 movwf X2

prsled  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prsled

 return

printwait movlw 0x9a  ;выбор позиции символа на экране 

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 38

 movwf X1

 movlw 8

 movwf X2

prwait  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prwait

 return

printsaved movlw 0x9a  ;выбор позиции символа на экране 

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

;******** Вывод символов *********************************************************************************

 movlw 46

 movwf X1

 movlw 9

 movwf X2

prsaved  movf X1, W

 call table

 call s_toport

 movlw 1

 addwf X1

 subwf X2

 btfss STATUS, 2

 goto prsaved

 return

s_toport movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1 ;RS=1

 call zapis

 call pause1

 return

nprintwait movlw 0x9a  ;выбор позиции символа на экране 

 movwf M_byte

 call in_port

 bcf PORTB, 1

 call zapis

 call pause1

 movlw 8

movwf X1

;******** Вывод символа *********************************************************************************

clrwait  movlw 0x20  ;пустой символ

 movwf M_byte

 call in_port

 bsf PORTB, 1 ;RS=1

 call zapis

 call pause1

movlw 1

subwf X1

btfss STATUS, 2

goto clrwait

 return

;

;******** Процедура записи в LCD *************************************************************************

zapis  bsf PORTB, 0 ;E=1 - запись

 nop   ;1 мкс - пауза для записи

 nop   ;1 мкс - пауза для записи

 bcf PORTB, 0 ;E=0 - выключить запись

 return

;******** Процедура Паузы 1 (39 мкс) *********************************************************************

pause1  movlw Cr1

 movwf T_int  ;загрузить значение таймера для паузы в T_int

cikl1  nop

 nop

 nop

 nop

 nop

 nop

 decfsz T_int,1

 goto cikl1

 return

;******** Процедура Паузы 2 (1.53 мс) ********************************************************************

pause2  movlw Cr2

 movwf T_ext  ;загрузить значение для внешнего цикла

cikl2  movlw Cr1

 movwf T_int  ;загрузить значение для внутреннего цикла

cikl3  decfsz T_int,1

 goto cikl3  ;внутренний цикл

 decfsz T_ext,1

 goto cikl2  ;внешний цикл

 return

;******** Процедура Паузы 3 (30 мс) ********************************************************************

pause3  movlw Cr3

 movwf T_n  ;загрузить значение для внешнего цикла

cikl4  movlw Cr1

 movwf T_int  ;загрузить значение для внутреннего цикла

cikl5  nop

 decfsz T_int,1

 goto cikl5  ;внутренний цикл

 decfsz T_n,1

 goto cikl4  ;внешний цикл

 return

;******** Процедура записи байта сообщения в защелки портов *********************************************

in_port  btfsc  M_byte,7 ;если 7-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,7  ;DB7=1

 btfss  M_byte,7 ;если 7-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,7  ;DB7=0

;------------------------------------

 btfsc  M_byte,6 ;если 6-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,6  ;DB6=1

 btfss  M_byte,6 ;если 6-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,6  ;DB6=0

;------------------------------------

 btfsc  M_byte,5 ;если 5-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,5  ;DB5=1

 btfss  M_byte,5 ;если 5-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,5  ;DB5=0

;------------------------------------

 btfsc  M_byte,4 ;если 4-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,4  ;DB4=1

 btfss  M_byte,4 ;если 4-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,4  ;DB4=0

;------------------------------------

 btfsc  M_byte,3 ;если 3-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,3  ;DB3=1

 btfss  M_byte,3 ;если 3-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,3  ;DB3=0

;------------------------------------

 btfsc  M_byte,2 ;если 2-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,2  ;DB2=1

 btfss  M_byte,2 ;если 2-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,2  ;DB2=0

;------------------------------------

 btfsc  M_byte,1 ;если 1-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,1  ;DB1=1

 btfss  M_byte,1 ;если 1-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,1  ;DB1=0

;------------------------------------

 btfsc  M_byte,0 ;если 0-й бит посылки = 0, то следующая команда пропускается

 bsf    PORTD,0  ;DB0=1

 btfss  M_byte,0 ;если 0-й бит посылки =1, то следующая команда пропускается

 bcf    PORTD,0  ;DB0=0

;------------------------------------

 return

;***********************************************************************************************

end


Список литературы

  1.  СНиП 23-05-95: Естественное и искусственное освещение
  2.  ГОСТ 24940-96: ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ, Методы измерения освещенности
  3.  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80
  4.  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%8E%D0%BA%D1%81%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80
  5.  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80
  6.  Тришенков М. А., Фример А. И., Фотоэлектрические полупроводниковые приборы с р–n-переходами, в сборнике: Полупроводниковые приборы и их применение, М., 1971;
  7.  Амброзяк А., Конструкция и технология полупроводниковых фотоэлектрических приборов, пер. с польск., М., 1970.
  8.  http://guarda.ru/guarda/data/infra_red/txt_27.php
  9.  http://techdocs.fatal.ru/develop/hardware/komp_izm_komplex/6-4.html
  10.  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B8_%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D1%82%D0%B0
  11.  http://www.sivma-foto.ru/about/trademarks/detail.php?id=1285
  12.  http://kenkorussia.ru/about.php
  13.  http://masteram-online.ru/ru/Articles/About-HIOKI.html
  14.  http://www.mastech.ru/mastech.htm
  15.  http://www.milwaukeetool.ru/int/ru/ru_about.nsf/vwMilwaukeeStory?OpenView
  16.  http://www.eurolab.ru/
  17.  http://www.ekosf.ru/content/view/16/30/
  18.  http://www.rwpbb.ru/foto/flash/fm.htm
  19.  http://www.ebay4.ru/cameras_camcorders/270762923118.html
  20.  http://amd-photo.ru/cash/info/151.html
  21.  http://www.chako.ua/ru/Light-meter-Kenko-KFM-1100-Auto-Digi-meter.php
  22.  http://masteram-online.ru/ru/Articles/HIOKI-LUX-HiTESTER-3423-Digital-Light-Meter-Review.html
  23.  http://www.electric-shop.ru/3423.htm
  24.  http://mastech.ru/catalog/special/ms6610.html
  25.  http://masteram-online.ru/ru/Luxometer-MASTECH-MS6610.php
  26.  http://www.moemgorod.com/index.php?ukey=product&furl_enable=1&product_slug=milwaukee-mw700-wp-standard-portable-lux-meter-with-waterproof-probe&productID=555&from=ya
  27.  http://www.eurolab.ru/page941138
  28.  http://www.printsip.ru/cgi/shop/item/Argus-07
  29.  http://www.ekosf.ru/content/view/21/6/
  30.  http://niki-mlt.spb.ru/cat_light/tka-pkm-08.html
  31.  http://articles.security-bridge.com/articles/10/12287/
  32.  Готра З.Ю. и др. Датчики. Львов, 1995 г.
  33.  http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4376.html
  34.  http://www.reltehnika.ru/dat_4.html
  35.  http://ligis.ru/tech_56.htm
  36.  http://santech-service.ru/sensors_3_4.php
  37.  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80
  38.  http://www.reltehnika.ru/dat_5.html


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58457. Общая характеристика продукции 122.5 KB
  Общая характеристика продукции Результат труда чаще выступает в материальной форме в виде продукции. Изготавливаемая на предприятии продукция на разных стадиях технологического процесса находится в виде незавершенного производства полуфабриката или готового изделия продукции. Незавершенное производство это продукция не получившая законченного вида в пределах производства а также продукция не проверенная ОТК и не сданная на склад готовой продукции. Планирование и учет изготовлений продукции осуществляется в натуральных...
58458. РАДІОПРИЙМАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ РАДІОЛОКАЦІЙНИХ СИГНАЛІВ З РОЗРАХУНКОМ ПІДСИЛЮВАЧА ВИСОКОЇ ЧАСТОТИ 104.5 KB
  о складу системи входять джерело радіовипромінювання, лінія передачі та радіоприймальний пристрій. Джерело радіовипромінювання може удавати з себе або радіопередавальний пристрій або пасивний відбива
58459. Электроустановки с изолированными и глухозаземленными нейтралями 174 KB
  Вид связи нейтралей машин и трансформаторов с землей в значительной степени определяет уровень изоляции электроустановок и выбор коммутационной аппаратуры значения перенапряжений и способы их ограничения токи при однофазных замыканиях на землю условия работы релейной защиты и безопасности...
58460. Организация и порядок проведения капитальных ремонтов 41.5 KB
  Планово-предупредительный ремонт представляет собой комплекс работ, направленных на поддержание и восстановление работоспособности оборудования путем обслуживания, ремонта и замены изношенных деталей и узлов с тем, чтобы в дальнейшем обеспечить его надежную и экономичную работу.
58461. Розповідається про... 987 KB
  Мета: вчити першокласників визначати жанр твору працювати з тлумачним словни ком удосконалювати вміння працювати з текстом; сприяти формуванню грамотності; розвивати мовлення мислення уважність швидкість читання; збагачувати словниковий запас учнів...
58462. Наші зелені друзі 274.5 KB
  Мета: удосконалювати читацькі навички, вчити виділяти головне з прочитаного, робити власні висновки та аргументувати їх; розвивати прагнення до розуміння краси природи; учити дітей бути спостережливими, уважними, виробляти звичку планувати власні дії, самостійно контролювати результати своєї праці...
58463. Степень с целым показателем и ее свойства 6.32 MB
  Оборудование: презентация Степень; раздаточный материал для Математического лото; портреты ученых математиков. И соберём по капельке всё что учили по теме: Степень в младших класах. Степенью числа а с натуральным показателем п большим за 1 называется произведение п множителей каждый из которых равен а. аn = аа а n раз Как называется число которое...
58464. Визначні місця Лондона 63.5 KB
  Today I invite you to London. We are going to visit famous sights there. I think we’ll travel there by plane, because it is the fastest way. Get your tickets and fill in some information about yourself for registration.