照度计原理分析.doc

照度计原理分析
1. 工作原理：
当光照射在硅光电池的PN结区时，会在半导体中激发出光生电子-空穴对。PN结两边的光生电子-空穴对在内电场作用下，多数载流子的不能穿越阻挡层，而少数载流子却能穿越阻挡层，结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入P区，使每个区中的光生电子-空穴对分割开来。光生电子在N区的集结使N区带负电，光生电子在P区的集结使P区带正电。P区和N区之间产生光生电动势。当硅光电池接入负载后，光电流从P区经负载流至NE，负载中就会有功率输出。
　利用CPU芯片实现控制电路，用AD模数转换器实现模拟信号和数字信号的转换。当光电池接入负载，将输出的信号通过三极管放大，通过模数转换器AD转换为数字信号，通过单片机控制电路将信号输入LCD显示屏，在显示屏上显示当前的照度值。
原理图1

　　此电路前置放大电路利用三级管的的放大作用，将带负载的光电池电路输出的电流放大，为了保证信号有更好的线性关系，所以将三极管接成电流转换为电压的形式。经过测量，
原理图2

　　此电路的前置放大电路采用ICL7650自稳零斩集成运放，同是一种高精度，低漂移，高输入阻抗的集成运放他利用动态较零原理。清除COMS器件固有的失调和漂移，对微弱信号来讲是个较理想的前置放大器并采用自动量程转换，如果采用单一的反馈电阻，若输入信号变化范围大，则小信号将得不到有效方向大，从而降低了A/D转换精度，以致影响了控制量，因此采用控制模拟开关自动地选择合适的反馈电阻来改变运放的放倍，使其适合各种量程的测量。

原理图3

　　此电路为照度计的照度采集模块与前置放大模块，之后上与上两图相同，
　　本电路利用光电二极管 BS500B 的输出电流为0.55uA/100LX 由于光电二极管的输出电流很小，为1nA~1mA，直接输入到运放ICL8048不能获得良好的性能所以先用运放LF412CN对光电二极管的输出电流Isc　进行放大，由于对0数运放ICL8048的输出为负斜率特性，因此在其后接入了进行极性转换的运放LF412CF

三种电路相比较：
图１电路简单成本低，但量程范围有限。
图２电路设计简单，抗干扰能力强，带自量程控制，量程范围宽。
图３电路设计复杂，成本低，适应要求不高的场合。