Измерение освещенности

Для измерения освещенности в качестве датчиков используются фотодиоды. Фотодиоды преобразуют энергию светового потока в слабый ток, пропорционально уровню излучения источника света. Далее полученный ток преобразуется с помощью предварительного усиления в требуемый для дальнейшей обработки уровень напряжения.

Освещенность, в отличие от температуры, может изменяться с достаточно быстрой скоростью, поэтому сигма-дельта АЦП менее эффективны. Принципиальная схема измерения освещенности с применением АЦП последовательного приближения показана на рисунке 3.6 [4]. Световой поток, попадающий на фотодиод, вызывает в нем появление обратного тока, который протекает через резистор обратной связи R_F. Напряжение на аноде фотодиода и неинвертирующем входе усилителя поддерживается на уровне 300 мВ по отношению к потенциалу земли, что помогает избежать искажения выходных сигналов усилителя, близких к потенциалу земли. ФНЧ подавляет высокочастотные составляющие, вносимые в сигнал операционным усилителем, после чего сигнал поступает на вход АЦП последовательного приближения.

Как видно из рисунка, необходимость усиления измеряемого сигнала значительно усложняет схему, требует введения дополнительных аналоговых цепей, которые, в свою очередь, вносят искажения в сигнал, что в конечном итоге увеличивает погршеность получаемых данных.

Для измерения освещенности также можно использовать сигма-дельта АЦП. При этом с одной стороны погрешность измерения повышается из-за невысокого быстродействия АЦП; с другой стороны – снижается, так как используется меньше аналоговых элементов.

Рисунок 3.6 – Принципиальная схема измерения освещенности

Выводы

При проектировании схемы для измерения той или иной физической величины первичными параметрами для выбора АЦП являются входной диапазон этих величин, скорость их изменения и допустимая погрешность измерения. Использование сигма-дельта АЦП позволяет снизить погрешность за счет высокой разрядности и возможности работы с малыми по величине сигналами. АЦП последовательного приближения позволяют получать меньшую погрешность измерения при работе с быстро изменяющимися сигналами; однако требуют введения в схему дополнительных компонентов, которые являются источниками шумов и искажают измеряемый сигнал.

ПРИМЕНЕНИЕ АЦП В СИСТЕМАХ СБОРА ДАННЫХ