光應(yīng)力源光源及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬登峰

摘 要：光應(yīng)力源系統(tǒng)是微光瞄具可靠性試驗(yàn)設(shè)備中的重要組成部分，不僅為待測(cè)的微光瞄具試驗(yàn)提供光應(yīng)力，還可以使操作人員實(shí)時(shí)掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。該文介紹了光應(yīng)力源系統(tǒng)中光源系統(tǒng)及其穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本控制原理，并對(duì)系統(tǒng)的電路進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：光應(yīng)力源 光源系統(tǒng) 穩(wěn)定性監(jiān)測(cè) 單片機(jī) C語(yǔ)言

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（b）-0007-01

近年來(lái)，微光夜視技術(shù)不僅在安防、科學(xué)研究等領(lǐng)域起到了巨大作用，也在生物醫(yī)學(xué)、海底資源探測(cè)、深海捕撈等日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。伴隨著微光夜視檢測(cè)技術(shù)日益成熟，可靠性則成為評(píng)價(jià)微光瞄具是否符合要求的重要指標(biāo)。

光應(yīng)力源系統(tǒng)主要為微光瞄具檢測(cè)設(shè)備提供檢測(cè)所用的微光照度，積分球常被用作勻光器來(lái)使用，因?yàn)槿肷涔鈺?huì)在其內(nèi)部經(jīng)過(guò)一系列漫反射，最終達(dá)到均勻狀態(tài)。但是我們模擬的微光照度在以下，使用一個(gè)積分球很難達(dá)到，所以我們采用積分球?qū)邮浇Y(jié)構(gòu)[1]。

將選好的標(biāo)準(zhǔn)光源放置在小積分球內(nèi)部，光源發(fā)出的光在小積分球內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列漫反射，最后形成均勻的光經(jīng)出射孔射出，出射孔對(duì)接光闌隔板，并且光闌隔板上有四個(gè)大小不同的孔，這樣就可以產(chǎn)生四種微光，我們就可以模擬不同環(huán)境下的夜間光環(huán)境，因此微光瞄具檢測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定性及結(jié)果的可靠性取決于光應(yīng)力源是否符合要求，因此對(duì)光應(yīng)力源光源系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)是十分重要的[2]。

1 光源監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

我們使用一個(gè)單片機(jī)控制該系統(tǒng)的工作，單片機(jī)通過(guò)接收工控計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制指令，通過(guò)單片機(jī)控制繼電器來(lái)控制模擬光源的亮滅。光應(yīng)力源光源控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如下所示。

系統(tǒng)中最關(guān)鍵也是最核心的器件就是光電探測(cè)器，它涉及到檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及靈敏度，并能夠決定整個(gè)系統(tǒng)的功能。

光電探測(cè)器放置在光源附近，該處光照度較大，對(duì)光電檢測(cè)器件靈敏度不高，但是對(duì)線性度要求較高，所以采用硅光電二極管作為光電探測(cè)器，光電二極管可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換需要的是電壓信號(hào)，所以在其后面就要接一個(gè)I/V轉(zhuǎn)換電路，這樣我們就將光強(qiáng)的高低轉(zhuǎn)換為電壓的高低[3]。

運(yùn)放的輸出電壓： （1）

式中：i為光電流，取1K。

光電二極管每1000Lx輸出電流80，而模擬光源系統(tǒng)中40W光源在小積分球球內(nèi)壁處產(chǎn)生光照強(qiáng)度為200～300Lx之間[4]，可以計(jì)算出光電二極管產(chǎn)生的電流是不超過(guò)24，通過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路以后得到的電壓值不超過(guò)24mV，不利于單片機(jī)自帶的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步處理，所以就需要進(jìn)行電壓的放大。圖1為光源穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)電路系統(tǒng)總體框圖。

接收跟隨電路輸出的直流電壓信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，ATmega16單片機(jī)內(nèi)部集成了10位ADC，選擇5V當(dāng)作參考電壓時(shí)，能分辨輸入電壓變化的最小值為2-10，可以滿足技術(shù)指標(biāo)要求，采用其內(nèi)部集成的ADC，并通過(guò)數(shù)碼管顯示光照度數(shù)據(jù)，當(dāng)光照度變化超過(guò)技術(shù)指標(biāo)要求時(shí)，報(bào)警指示燈點(diǎn)亮、蜂鳴器報(bào)警，并將光照度數(shù)據(jù)與報(bào)警信息通過(guò)串口發(fā)送到工控計(jì)算機(jī)上。

2 光源監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

該部分的程序主要是單片機(jī)將接收到的直流信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將光照度數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來(lái)，若超出正常的范圍時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警程序，并同時(shí)控制報(bào)警指示燈亮和蜂鳴器報(bào)警，并通過(guò)串口將報(bào)警信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)。我們可以通過(guò)串口光照度值、報(bào)警信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)。一旦報(bào)警，提示工作人員進(jìn)行修理。

3 結(jié)語(yǔ)

由實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果可以看出，該系統(tǒng)達(dá)到了單片機(jī)控制光源系統(tǒng)以及光源穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)的要求，實(shí)現(xiàn)了光源系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)、光源穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)、顯示光照度數(shù)據(jù)、超差報(bào)警等功能。在實(shí)際測(cè)試中，光源及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)了為光應(yīng)力源系統(tǒng)提供微光照度的光源、并對(duì)光源光照度穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)的功能，這樣可以保證光應(yīng)力系統(tǒng)正常工作，對(duì)微光瞄具可靠性監(jiān)測(cè)有著十分重要的意義，同時(shí)只需修改單片機(jī)內(nèi)部的程序即可實(shí)現(xiàn)其他的控制功能，有很大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃麗俐.微光應(yīng)力系統(tǒng)[D].長(zhǎng)春：長(zhǎng)春理工大學(xué)，2008.

[2] 吳興中，歐青立.一種PC與單片機(jī)多機(jī)RS232串口通信設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2009（1）：74-76.

[3] 韓勇.光電檢測(cè)電路的噪聲分析與處理[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2011.

[4] 許紅梅.微光應(yīng)力源系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)春：長(zhǎng)春理工大學(xué)，2008.endprint