基于Si光电池得照度计设计与调试.pdfVIP

武汉理工大学《光电技术》课程设计说明书 基于Si 光电池的照度计设计与调试 1 技术指标 通过Si 光电池、51 单片机和一些必要的芯片，设计并调试出一种可以测量光照度的照 度计。要求系统测量范围为0-200lx ，测量精度达到1lx；设计光电池输出信号处理电路， 要求可以控制处理后的电压幅度； 设计照度计硬件电路系统，要求系统各个模块能够正 常工作；设计照度计软件控制系统，要求系统整体工作稳定；给设计系统定标，要求测量 结果误差在1%以内。 2 设计方案及其比较 简单的说一下光照计的设计思路。本次设计采用的光电转换核心器件是硅光电池，硅 光电池是一种不需要加偏置就能把光能直接转换为电能的结型光电器件，具有测量光的功 能。测量光电池在不加偏置的情况下，将光信号转换为电信号，此时具有线性范围宽，灵 敏度高等很好的性能。硅光电池的基本特性包括：光电池的短路电流 与入射光照成正比， sc 开路电压 与入射光照度记得对数成正比。当光电池的负载很小的时候，光电流和照度满 ∝ 足很好的线性关系，并且有很宽的线性范围；此外一定负载条件下光照越弱，其线性关系 越好。 光电池的这些特性，是实际应用中测量照度的基本原理。但这些都是硅光电池的普遍 的基本的特性，实际应用中我们还需要对所用的光电池进行一些必要的测量。以确定实际 所用到的光电池的基本特性，为更好的设计电路，提供依据。在设计电路之前，我对光电 池进行了光电池的照度—电流特性的实验。实验原理图见下图1 所示。 图1 光电池的照度—电流特性的实验原理图 1 武汉理工大学《光电技术》课程设计说明书 实验过程就是电流表接在光电池两端，把光电池和标准照度计的接收传感器放在同一 受光面上。测量不同光照条件下的短路电流。实验数据记录见下表1 所示。 表 1 光电池的照度—电流特性的实验记录表 光照度（lx ） 短路电流（uA ） 光照度（lx ） 短路电流（uA ） 0 0.00 3.7 0.06 5.4 0.08 8.3 0.12 12.8 0.20 22.7 0.35 36.0 0.56 50.2 0.78 80.7 1.23 100.4 1.55 123.8 1.93 150.4 2.31 178.3 2.71 199.0 3.08 220.6 3.38 247.5 3.82 数据通过 MATLAB 的多项式曲线拟合函数处理得到光电池的照度—电流特性曲线如 下图2 所示。光电流和光照度之间满足的一次线性关系式：E = 0.0154 × −0.0008。 sc 图2 光电池的照度—电流特性曲线 2