STM32应用实例十四：利用光敏二极管实现光度测量

Posted 2020-10-18 木南创智

最近我们在开发臭氧发生器时，需要监测生成的臭氧的浓度，于是想到使用光度计来测量。因为不同浓度的臭氧对管的吸收作用是不相同的，于是检测光照强度的变化就可以得到相应的浓度数据。

1、硬件设计

此次光照度检测我们选用了S1336-5BQ光电点二极管，其光谱响应范围为：190~1100nm范围。而我们的光源波长则在254nm最显著，包括其它600nm以内的光波，这个好处于测量范围之内。

根据相关的资料，光电点二极管S1336-5BQ的每100lx的光照对应有5μA的电流。于是我们可以据此设计一个电路，将电流的变化改变为电压变化，具体原理图设计如下：

上图中我们采用5V电源，为了检测方便调零，我们将基准电压上抬到2.5V(图中的Vmid)。这样我们根据测量范围的要求将R5的值更换为精确的值就好了，让输出范围在2.5V到5V之间。这样我们就可以将其作为输入信号接入到ADC中。在ADC前端加一些必要的保护就可以了，具体如下图所示：

 

上图知识对输入信号做了保护，如果需要也可以放大缩小等处理，从而符合ADC输入的要求。

2、软件设计

前面我们描述了硬件电路，该电路在要求不高时是非常方便的。接下来我们根据上述电路来分析并设计软件。根据上面的电炉我们可以得出输出电压的变化公式为：Vout=Isc*R5+Vmid。

而Vmid正好为Vcc的一半，Vout可以通过ADC测量出来，于是公式就可以变化为：Isc=（Vout-Vcc/2）/R5。

而对于该光电二极管的特性是5μA/100lx，于是计算得到光照强度，公式可修改为：光照强度lux=（（Vout-Vcc/2）/R5）*2*10⁷。据此公式来编写软件就非常容易了。

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