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STM32應用執行個體十四:利用光敏二極管實作光度測量

最近我們在開發臭氧發生器時,需要監測生成的臭氧的濃度,于是想到使用光度計來測量。因為不同濃度的臭氧對管的吸收作用是不相同的,于是檢測光照強度的變化就可以得到相應的濃度資料。

1、硬體設計

此次光照度檢測我們選用了S1336-5BQ光電點二極管,其光譜響應範圍為:190~1100nm範圍。而我們的光源波長則在254nm最顯著,包括其它600nm以内的光波,這個好處于測量範圍之内。

根據相關的資料,光電點二極管S1336-5BQ的每100lx的光照對應有5μA的電流。于是我們可以據此設計一個電路,将電流的變化改變為電壓變化,具體原理圖設計如下:

STM32應用執行個體十四:利用光敏二極管實作光度測量

上圖中我們采用5V電源,為了檢測友善調零,我們将基準電壓上擡到2.5V(圖中的Vmid)。這樣我們根據測量範圍的要求将R5的值更換為精确的值就好了,讓輸出範圍在2.5V到5V之間。這樣我們就可以将其作為輸入信号接入到ADC中。在ADC前端加一些必要的保護就可以了,具體如下圖所示:

STM32應用執行個體十四:利用光敏二極管實作光度測量

上圖知識對輸入信号做了保護,如果需要也可以放大縮小等處理,進而符合ADC輸入的要求。

2、軟體設計

前面我們描述了硬體電路,該電路在要求不高時是非常友善的。接下來我們根據上述電路來分析并設計軟體。根據上面的電爐我們可以得出輸出電壓的變化公式為:Vout=Isc*R5+Vmid。

而Vmid正好為Vcc的一半,Vout可以通過ADC測量出來,于是公式就可以變化為:Isc=(Vout-Vcc/2)/R5。

而對于該光電二極管的特性是5μA/100lx,于是計算得到光照強度,公式可修改為:光照強度lux=((Vout-Vcc/2)/R5)*2*107。據此公式來編寫軟體就非常容易了。

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