[实用新型]一种光照度变送器

说明书

技术领域

本实用新型一种光照度变送器，集光照度测量、4～20mA电流输出为一体，在智能化农业大棚、道路交通照明的智能控制等行业实现可见光照度的测量与变送。属于仪器仪表领域。

背景技术

在智能化农业大棚和道路交通照明的智能控制的实际应用中，光照度的测量是必要和基本的要求，需要根据测量到的光照强度的相对准确值来控制照明灯的点亮或断开；目前常用的测量光照的方案，往往是通过光敏电阻或光敏二极管来实现的，首先利用MCU的AD转换器来测量光敏电阻等两端的电压，然后将电压信号转为相对应的电阻值，再由电阻和光照曲线来估算出实际光照值，这样虽然可以对实际光照值进行测量，但测量值误差较大，且随温度变化而变化，数值不准确；同时由于MCU功耗较大，需要专门提供电源，至少需要4根线来实现光照到电流的传送，增加了系统接线复杂度；这就对光照度的测量提出了更高的要求。 

实用新型内容

  本实用新型为了克服现有的光照度变送器测量误差大、功耗大、硬件成本高等缺陷，设计一种集光照度测量、4～20mA电流输出为一体，在智能化农业大棚和道路交通照明的智能控制中使用的一种光照度变送器。其技术是这样实现的：包括电源单元、CPU控制单元、照度测量单元、变送输出单元、连接单元，其特征在于：其连接是CPU控制单元、照度测量单元、变送输出单元通过连接单元相连接，CPU控制单元与照度测量单元通过CPU控制单元内部的I2C总线进行通信，CPU控制单元与变送输出单元通过连接单元的低通滤波部分进行通信，电源单元提供其他单元所需的工作电源，所述的CPU控制单元采用了低功耗高性能的16位单片机；所述的CPU控制单元集成了I2C总线和PWM输出功能；所述的照度测量单元采用了高精度光照传感器；所述的变送输出单元采用了4～20mA电流环发送器集成芯片，硬件上具备了防外加电源反接功能。

实施该技术后的优点和效果在于: 克服了以往光照度变送器测量误差大、功耗大、硬件成本高等缺陷，用集成光照度传感器代替光敏电阻，测量准确度大大提高，采用了低功耗器件，系统消耗能源大大降低，同时电流变送输出用2根线代替4根线，连接简单方便，减小了出错概率，也易于设备的维护；是一种实用性很强的光照变送器。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图；

其中，1- 电源单元，2-CPU控制单元，3-照度测量单元，4-变送输出单元，5-连接单元。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型进一步说明：

见附图1，本实用新型的连接是采用电源单元1与CPU控制单元2、照度测量单元3、变送输出单元4、通过连接单元5连接。电源单元1跟其他单元连接并提供其工作电源；CPU控制单元2采用了集成I2C总线和PWM输出功能的16位低功耗高性能单片机；电源单元1采用了LDO；照度测量单元3采用了高精度光照传感器；变送输出单元4采用了4～20mA电流环发送器集成芯片，硬件上具备了防外加电源反接功能。 

    其数据处理及功能实现过程是：

（1）CPU控制单元2的软件是基于C语言实现的，不使用嵌入式操作系统，通过中断服务子程序的合理安排，加快了信息处理速度，主要完成光照传感器测量结果的数据采集和数值转换、照度值对应的PWM信号的输出；CPU控制单元2是整个装置的控制核心，内置了I2C总线和PWM输出功能，有适当容量的FLASH、RAM存储器、GPIO接口，具备足够的数据处理能力和控制能力；集成度高，也有效的提高了装置的抗干扰性能；

（2）电源单元1输入采用变送输出单元的集成芯片所提供的5V电源,输出可供CPU控制单元2、照度测量单元3和变送输出单元4工作所需的3.3V直流电源；

（3）照度测量单元3采用了高精度照度测量传感器，可以准确测量出实际照度，供CPU单元查询；

（4）CPU控制单元2的PWM信号，经连接单元5的低通滤波部分后，转换为直流信号送至变送输出信号4，通过输入电阻转换为与测量照度相对应的电流信号，经4～20mA电流环发送器集成芯片放大后，通过防反接二极管送至输出端子。