[實用新型]極低成本檢測范圍可調的光強檢測電路

有效

• 申請號: 201320809146.1
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN203745081U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 何先貴
• 申請（專利權）人: 三維通信股份有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本實用新型涉及一種檢測電路，尤其涉及一種極低成本檢測范圍可調的光強檢測電路。

背景技術

傳統對光強度的檢測方法是通過光敏器件（光敏二極管，或者感光組件）感測光照強度，使光信號轉化為電信號，然后使用運放電路對弱電信號進行放大，再通過模擬/數字轉換電路將光強信息轉化為數字信息。這些光強數字信息相對一個參照表，從而計算得到光的強度。

雖然這種光強檢測的方法實現起來也不算太復雜，但是如果使用感光組件，相對來說價格會比較高；如果使用簡單的光敏二極管，對光敏感的線性區比較窄而且暗電流會隨溫度的變化呈非線性變化，測量誤差會比較大，最重要的是很難實現寬范圍的光強檢測。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種對測量范圍和測量精度有所考慮并且成本極低的檢測范圍可調的光強檢測電路。

本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的，所述光強檢測電路共四個模擬器件組成，即一個硅光敏三極管U1和一個NPN三極管Q1及兩個電阻和一個帶AD采樣的單片機MCU；所述的該硅光敏三極管U1與負載R2串聯一起，該串聯一起的硅光敏三極管U1和負載R2與可調電阻R1并聯；可調電阻R1與NPN三極管Q1的1腳、2腳相連，負載R2與NPN三極管Q1的3腳相連，該NPN三極管Q1的3腳通過單片機MCU內的輸出端OUT與單片機MCU相連。所述的硅光敏三極管U1作為光強檢測電路的感光器件，將光強信號轉化為電信號，經NPN三極管Q1放大信號后直接輸入給單片機MCU進行采樣和處理，得到區域的光強；后加載到負載R2上，形成用于實際測量的電壓信號。

作為優選，所述的硅光敏三極管U1的檢測光波長從150～1200nm，即對光譜波長從150～1200nm的光都能感應，對可見光區域390～770nm也囊括其中，還涵括了10～400nm區間的紫外線區域，及760nm以上波長的紅外線部分區域。

作為優選，所述的可調電阻R1一方面將消化掉硅光敏三極管U1自身的暗電流，另一方面將感應得到的電信號偏移至NPN三極管Q1的線性放大區。

作為優選，所述的NPN三極管Q1使硅光敏三極管U1的工作電壓保持于工作電壓VCC-0.7V。

本實用新型的有益效果為：簡單實用、成本低廉、測量范圍可調節；電路中不含有溫漂補償器件，如要實現高精度應用，則要增加溫感器件，而硅光敏三極管的溫度特性是線性的，單片機內部可以根據溫度情況進行補償，這樣能夠使電路精度增加；故此電路特別適合應用于精度要求不高，但測量范圍可調且成本控制特別嚴格的區域。

附圖說明

圖1為本實用新型所使用的電路。

圖2為硅光敏三極管對不同頻率光的感應靈敏度曲線。

圖3為同一光強下不同溫度的感應電流曲線。

圖4為不同光強環境下感應電流曲線。

圖5為硅光敏三極管在不同溫度下的暗電流曲線。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型做詳細的介紹：如附圖1所示，本實用新型包括一個廉價的硅光敏三極管U1和一個最為普通的NPN三極管Q1及兩個電阻和一個帶AD采樣的單片機MCU組成，成本極低。該光強檢測電路通過硅光敏三極管U1作為感光器件，將光強信號轉化為電信號，無論光強信號是直流信號還是像日光燈的50HZ信號，硅光敏三極管U1都能夠準確的感應。電路中的可調電阻R1，一方面能夠消化掉硅光敏三極管U1自身的暗電流，另一方面能夠起到將感應得到的電信號偏移至NPN三極管Q1的線性放大區的作用。NPN三極管Q1主要是起到對電信號的放大作用，將放大后的電流信號加載到負載R2上，從而形成可以用于實際測量的電壓信號。調節負載R2阻值的大小能夠設置檢測光強信息的精度，一般我們不去設置這個值，在下面計算中將負載R2設置成一個定制，此定值時測量精度為下限。

所述光強檢測電路，通過硅光敏三極管U1感測光強不同感應而導致內部電阻和過流能力的變化來反應區域光強，NPN三級管Q1的BE端中的PN結鉗衛電壓使硅光敏三極管U1的工作電壓始終保持工作電壓VCC-0.7V，NPN三級管Q1對感應得到的電信號放大之后直接輸入給單片機MCU進行采樣和處理，從而得到區域的光強。

圖1是本實用新型的電路，電路中VCC為工作電壓，U1為硅光敏三極管，Q1為NPN型三極管（放大系數為He）,R1為可調電阻，R2為負載。可調電阻R1能夠去除光敏三極管流U1過的部分電流，可調電阻R1兩端電壓為0.7V，補償電流為Ix=0.7V/R1，作用是用來去除暗電流和調節檢測區間。