Самодельный прикидочный "люксметр" из DT-830 и Navigator NSL-MT (страница 2)

Многие аквариумисты в своей практике сталкиваются с необходимостью измерить освещенность в своем аквариуме или просто сравнить освещенность после установки дополнительных ламп, отражателей, и.т. Для этих целей существуют специальные приборы, люксметры. Но приборы эти не дешевые, да и требуются не часто, что делает их покупку в большинстве случаев неоправданной. В то же время в сети есть попытки изготовления упрощенных самоделок на основе простеньких тестеров и фотоэлементов (солнечных батарей) от калькуляторов и появившихся последнее время в продаже дешевых "садовых светильников". Вот и я решил сделать подобный приборчик. За основу взял элемент от
Navigator NSL-MT цена 84 руб

и тестер .
Элемент имеет размеры 4х4см, снаружи выполнен из силикатного стекла, изнутри из пластика, уже герметичен и имеет неплохую равномерность преобразования светового потока в электрический ток. В качестве прибора регистрирующего этот ток взял один из самых дешевых и распространенных китайских тестеров серии DT-830. Такие у многих есть дома, у меня нашелся DT-832.

Основная ошибка самодельщиков, попытка измерять напряжение на выводах элемента, а не ток им продуцируемый. Такой подход приводит к очень большой нелинейности преобразования, сложностью интерпретации полученных значений, ... , короче ничего хорошего. Подробно останавливаться на этом не буду, поверим мне наслово (коротко затрагивали Эксперимент по проверке эффективности отражателей ). Так выглядит элемент от Navigator NSL-MT после удаления всего "лишнего".
рис 1

Что нужно сделать для того что бы мерять ток, а не напряжение? Правильно, надо что бы этот ток хотя бы был. Для этого подключим к нему наш прибор в режиме измерения тока 2000 мкА. Теперь при освещении элемента, через относительно низкое входное сопротивление прибора пойдет эл. ток (в режиме измерения напряжения входное сопротивление прибора очень велико, и в первом приближении считается что его нет). Для калибровки прибора потребуется люксметр (придется где то одолжить на вечер). Мне удалось одолжить целых два и на долго. Но о приборах и методике калибровки позже.

В результате получили такую табличку зависимости тока от освещенности, рис 1. Да, получили, но удобно ли ей пользоваться? Нет, во первых ее надо всегда иметь под рукой. Во вторых, как определить освещенность, если например прибор показывает ток 1000 мкА? Придется или каждый раз делать какие то вычисления или составлять более подробную таблицу или график. А можно ли как то проще? Попробуем. Для этого вначале вспомним, как обычно измеряют эл. ток. В большинстве случаев измеряют падение напряжения на резисторе включенном в цепь этого тока. Так и сделаем, подключим резистор и будем мерять на нем напряжение. На рисунке 2 приведены все три схемы.
Встает естественный вопрос, а какого номинала выбрать этот резистор? С одной стороны, чем меньше резистор, тем выше линейность зависимости тока от освещенности, но тем меньше падение напряжения на резисторе, ниже точность. А вот тут самое интересное! Выбираем такой номинал резистора, при котором падение напряжения по величине совпадает с величиной освещенности измеренной настоящим люксметром. Для этого устанавливаем подстроечный резистор, например такой рис 4. Далее делаем так, устанавливаем освещенность 2000 лк и выставляем подстроечным резистором (рис 3) напряжение на приборе 200 мВ (диапазон 2000 мВ). Далее меняя освещенность записываем полученные прибором данные. На значениях до 200 мВ переключаем тестер на диапазон 200 мВ, при бОльших переходим на диапазон 2000 мВ. Получаем такую таблицу (рис 5). Ну как, впечатляет? Меня такая точность без всяких таблиц преобразований вполне устроит. Погрешность заводского прибора использованного для калибровки 8%.
рис 2 рис 3 рис 4 рис 5
На сегодня хватит. О приборах и том как калибровал, о том как можно попытаться повысить точность измерения и о том что делать если показания прибора разбегаются с реальной освещенностью, почему в последней таблице такой странный ряд, может и еще о чем, в следующих сообщениях.

С уважением А.А.

PS
Хочу напоследок заметить, в таких приборах самое главное это качественный преобразователь (включая соответствующие фильтры), а в этом приборе он упрощенный, без всяких фильтров, так что проблемы со спектральными характеристиками дадут о себе знать. Будут и другие. Можно конечно усложнить схему, дополнить электроникой, дорабатывать сам преобразователь, но смысла в этом никакого не визу. Как не приводи в соответствие показания этой самоделки настоящему люксметру, она им не станет. Но на это никто и не претендует. Это вариант очень дешевого прибора для "прикидочных" измерений-сравнений. На большее рассчитывать не стоит. Хотя бюджетные резервы повысить точность преобразования еще есть, и я их позже приведу.




Изменено 7.7.11 автор AlexAlex

сообщение sergeynim
Не вижу в самостоятельном изготовлении прикидочного люксометра смысла, ...

В общем согласен. Видимо руки просто "зачесались", давно паяльник в руках не держал (все больше ручка, да кнопки ноута). Был бы у нас в продаже за такие деньги, незадумываясь бы купил (хотя в глубинке и 800 р деньги). Из этого сделаю герметичный датчик, чисто для подводного измерения (баловства?), тем более что заводские мне отдали практически в "вечное" пользование. Так что "прикидочный" перед каждым подводным измерением могу калибровать под необходимые мне задачи-условия.

С уважением А.А.

А еще можно разобрать корпус датчика, засиликонить все швы, вывод провода и закрыть. После этого можно хоть в космос отправлять.
Неплохой идеей было бы добавления свинца в корпус, чтобы легко тонул в аквариуме.

сообщение damien Lakovsky
...Неплохой идеей было бы добавления свинца ...

Свинца под рукой не оказалось, делал из того что нашлось.





Параллельно со мной какие-то "осики" на лоджии развели бурную деятельность. Жена утверждает что они ее (лоджию) раньше меня "до ума доведут". Я не спорю.



Ну а датчик мой почему-то ассоциируется у меня со щитнями.



За девчонок не скажу, а "звери" класс. ИМХО Теперь проект имеет свое имя, "Щитень".

С уважением А.А.

Да, особого смысла в самодельном прикидочном вроде и нет, но где то, что то, покоя не давало, (видимо дурняя голова рукам), какой бы цветофильтр примастрячить? Возвращаясь домой после работы увидел как сосед бутылку из под клинского в мусоропровод понес. Хм ..., зеленая, отобрал. Принес на лоджию, вырезал кусок, посмотрел. Форма не устраивает, не удобно приделывать, да и как то не то. А тут "мысль", бутылки же зеленые еще и стеклянными бывают! Пошуршал в холодильнике, нашел. Дно вроде как сферическое (более менее), и размерчик как подходящий. Осталось придумать как его (дно) отделить от остальной части бутылки.

Первая мысль ниткой, бензин, огонь, в воду. Но сомнения взяли, не получится, надо "резать" слишком близко дну, на вряд ли выйдет (а второй бутылки под рукой нет). Тогда след. мысль, помочь надо, например стеклорезом. Надпись на стекле в районе дна слишком рельефная, стеклорезу помешает. Так наждак под рукой. Линию стеклорезом прочертил, а вот нитку намотать не удалось, сползает. А что если гидроудар? Заполнил бутылку водой по самое небалуй, и резиновой киянкой по горлу (над ведром с водой, чтоб дну мягче падать было), но гидроудар работать не захотел. Я и так и этак, ну не хочет.

Ладно, тогда будем греть. Налил в кастрюльку 1.5-2 см воды довел до кипения и поставил туда бутылку . Ноль эмоций. Ничего, достал бутылку и под кран, под холодную воду, затем обратно в кастрюлю! Ха, процесс пошел (звук трескающегося стекла). Еще раз под холодную воду и обратно, дно осталось в кастрюле! Не скажу что ровно по резу получилось, ну да это и не важно. Дальше все просто. Последнее фото на просвет в отверстии в крышке для кормления.




Только не спрашивайте зачем я все это делал, и не говорите мне что "спектр" данной бутылки мало подходит для "люксметра". Проверить не успел, дети внука привели (первый раз за последние три недели), жена сказала что это праздник и надо срочно идти его "выгуливать". Пришлось безоговорочно подчиниться. А делать надо было из обычной бесцветной бутылки, типа УФ фильтр-рассеиватель. Цветные под него подкладывать. Бутылку уже присмотрел.

Кстати, время ушедшее на реализацию идеи, от ее "рождения" (использовать дно от стеклянной бутылки), менее двух часов (многие на прополку больше тратят). Это так к слову. Правда теперь датчик больше на светофор похож, чем на щитня.

Ах да, "осики" тоже не дремлют. Уже замуровали два отверстия и на третье покушаются. С такими темпами они лоджию скорее меня оштукатурят. Или свою разводню устроят? Явно они там свое потомство пристроили.


С уважением А.А.


Изменено 19.7.11 автор AlexAlex

Из, бесцветной бутылки рассеиватель сделал (технология та же), еще "круче" получился, форма дна куда лучше оказалась, "сферичнее". Видимо бутылки для космоса готовили, туда планеты красить, обратно телескопы из бутылок делать. Да и стекло это намного прочнее и сложнее в обработке.

Ну ладно, прикидочный-самодельный, а какие фильтры стоят в настоящих люксметрах? Как датчик устроен? Попробуем разобраться?

На фото круглые стекляшки и есть фильтры настоящего датчика, кусочек пленки от бутылки из под клинского (для сравнения). Материал фильтров стекло силикатное, зеленый 3 мм, голубой 1.5 мм толщиной, голубой установлен сверху. Остальное думаю понятно из фото. Цвета на фото передать проблематично, но в целом (по всем фото в среднем, на моем ноуте) более менее получилось, только желтая зажигалка не совсем такая вышла, ну и фиг с ней, цвета в сравнении. Может дно от бутылки с минералкой не так уж и плохО, два в одном?






Ну не дает она им покоя Осталось еще как то эти фильтры-рассеиватели-фотоэлементы вкупе на спектральную чувствительность, в сравнении датчиком стандартного люксметра оценить. Но надо методику какую то "бытовую" придумать.

С уважением А.А.

А если такой вариант:
опустить в воду фоторезистор (изолировав от воды) и просто измерить его сопротивление мультиметром ?
И по переходной самодельной таблице (сопротивление => освещенность) измерить свет ?

Можно даже, в принципе, мерить относительный свет. Например, в одном аквариуме освещенность нас устраивает и мы хотим подобрать такую же освещенность в другом аквариуме.

Фоторезистор, к примеру, ФПФ-7, от старого советского экспонометра Свердловск-4.
В принципе, можно попробовать измерять освещенность в разных участках спектра, приставив к окошку соответствующий цветофильтр.
Например, из советского набора цветофильтров для коррекции цвета при ручной фотопечати с цветных негативов (было такое, в 80-е годы ...) .

forez
В принципе, можно попробовать измерять освещенность в разных участках спектра, приставив к окошку соответствующий цветофильтр.

Хотя если, к примеру, светильник самодельный, из разных спектральных диодов, то логичней померить освещенность, включив по отдельности разные диоды.

Кто что может сказать про такой люксметр ?
https://micromir-nn....

Боюсь, что выносной датчик у него не предназначен для погружения в воду.
Реально ли дополнительно изолировать его ?

forez
Кто что может сказать про такой люксметр ?

Обычный китайский люксометр. Если спекр источника не совсем кривой, то люксы показывает адекватно.
Датчик можно изолировать от воды, поместив в динный прозрачный пакет. Светопотери пакета можно измерить на суше.

Constantin_K
Датчик можно изолировать от воды, поместив в динный прозрачный пакет.

Не очень нравится мне такое решение.

Хочется заизолировать, пусть даже до неразборного состояния.
И прикрепить к U-образному колену (нечто похожее на скребок с длинной ручкой).
Чтоб можно было водить по аквариуму и в любом месте снимать показания.

Константин, что скажите по поводу обычного измерения сопротивления фоторезистора обычным мультиметром, в качестве измерения освещенности в аквариуме ?
Возможно, кому то это покажется не совсем удобно и точно.
Но для травника особая точность не нужна. А измерения делаются лишь до поры, пока не настроем светильник. Потом он не нужен.

Изменено 2.12.21 автор forez

Вот, всякие разные ссылки.
Кому то , возможно, что то пригодится.

http://vitawater.ru/...
https://reefcentral....
https://www.apogeein...
https://www.ebay.com...

https://seaforum.aqu...
https://shopozz.ru/i...
http://samopal.pro/l...
http://samopal.pro/l...
Самодельный прикидочный "люксметр" из DT-830 и Navigator NSL-MT
https://aquabin.ru/c...

https://xn----7sbabf...

https://cloud.mail.r...
https://www.youtube....
https://aquastatus.r...
Самодельный прикидочный "люксметр" из DT-830 и Navigator NSL-MT

BH1750 Датчик освещения (люксметр)
Датчик https://goo.gl/u2EoD...
Дисплей https://goo.gl/6h4mp...
Скетч и схема http://srukami.inf.u...

Купить BH1750 на AliExpress: http://got.by/15utly
Статья о BH1750: http://cxem.net/izme...
Исходная библиотека: https://github.com/c...




http://samopal.pro/l...
http://samopal.pro/l...

forez
Константин, что скажите по поводу обычного измерения сопротивления фоторезистора обычным мультиметром, в качестве измерения освещенности в аквариуме ?

Потребуется пересчет, причем нелинейный. Еще у фоторезистора может оказаться спектральная чувствительность, не соответствующая человеческому глазу. Ну и чтобы отградуировать самодельный прибор, все равно понадобится другой уже работающий. А если уже есть прибор, то зачем делать самодельный?

Constantin_K

Да, пересчет скорее всего будет нелинейный. Но это не имеет особого значения, т.к. самой шкалы все равно не будет "на приборе". Вопрос чисто удобства.

Саму таблицу пересчета составить - не представляет особого труда. Только, на выходе мы получим градуировку условную, т.е. не в люксах, а в условных единицах освещенности.

Но на практике мы как раз выставляем освещенность не по люксам, а по оптимуму, который подбирается опытным путем, а далее служит эталоном на все последующие измерения в новом аквариуме или при изменившихся условиях освещенности.

Фоторезисторы выпускаются для разных применений. В частности, для фотографирования СССР выпускал фоторезисторы, оптимизированные к человеческому глазу. "ФПФ-7" как раз из этой серии.
Думаю просто изолировать датчик эпоксидкой и прикрепить к металлической штанге.
Т.е, в таком варианте трудозатрат практически - никаких.

Изменено 2.12.21 автор forez

Alex5802

Это отличный и простой способ. Наверно самый доступный.
Только в чём смысл выставлять перпендикулярно фотокамеру? Если замерять на белом листе, то от угла особо не отличается. Замер то делается по рассеянному свету, а не зеркально отраженному.

и зачем?
мерять в относительных попугаях? для чего? производство светильников? там нужен нормальный прибор. а в любительских условиях аквариумисту он нахрен не нужен.

CaHTeXHuK
там нужен нормальный прибор. а в любительских условиях аквариумисту он нахрен не нужен

Нам нужно нормальное освещение.
Как его установить, нормальным или не нормальным прибором - это не принципиально.

forez
Нам нужно нормальное освещение.

ну так покупайте нормальный светильник или диоды. Нормальный производитель на них не скрывает параметры.


Да и что вы устанавливать по люксметру собрались? Смотрите сколько мой светильник попугаев может? Ну так эта радость не надолго, до момента понимания что на самом деле надо для аквариума намного меньше. Если конечно цель не водоросли пышные и стекла зеленые.

Не понятна цель ваших изысканий.


ну а собственно померять люксы +- можно любым смартфоном


Изменено 2.12.21 автор monoray

forez
Т.е, в таком варианте трудозатрат практически - никаких.

В отличие от других отвечающих я не считаю, что иметь прибор для измерения освещенности бесполезно. Единственное, я бы все-таки предложил купить готовый. Тем более, что стоит он совсем немного. По сравнению с фоторезистором помимо нормальной градуировки, там есть одна важная особенность - рассеивающий купол на фотоприемнике, который имеет правильную расчитанную форму и правильный рассеиватель.

AlexAlex
Для этих целей существуют специальные приборы, люксметры.

В домашних условиях можно собрать фотометр "жирного пятна". Чутка больше механики, но из электронных компонентов понадобится только хороший драйвер, основной принцип — сравнение измеряемого светового потока с эталонным, вот этот эталонный диод запитать. Точность, подозреваю, будет примерно та же, что у этого фотоэлемента, а скорее всего, и повыше.

Принцип вот: http://www.phy6.org/...
Одна из реализаций вот: https://patents.goog...

В фотографии долгое время использовали, потому что первые фотоэлектрические экспонометры были менее точными и надежными.



Изменено 3.12.21 автор Gleb

forez
Нам нужно нормальное освещение.

Спектр важнее. Люксы получить несложно, а вот хороший спектр уже другое дело

Crossover
Дикая нелинейность или глобальная спектроизбирательность?

Даташит надо смотреть. Подозреваю, что обе. По крайней мере, у доступных по цене. Не забываем про вероятную чувствительность к температуре, радиационному фону и погоде на Марсе... К сабжевому датчику тоже относится.

forez
Думаю просто изолировать датчик эпоксидкой и прикрепить к металлической штанге.

А зачем датчик опускать под воду? Зеркало опустите или любое тело с известной отражающей способностью, и через стекло померьте, сколько оно отразило. Тем же прибором замерите, сколько света поглощает стекло и вода.

Все, вдохновили меня, буду фотометр строить.



Изменено 3.12.21 автор Gleb

shortwave
Спектр важнее.

Закупаем калиброванные светофильтры, и любой люксометр получает дополнительную суперспособность Благо в аквариумистике важны в основном конкретные длины волн.

Gleb
калиброванные светофильтры

чтобы выделить узкую часть спектра - нужен интерференционный фильтр. Вот например 660нм/13нм полоса https://www.laser200...

shortwave
чтобы выделить узкую часть спектра

Для узких частей спектра можно купить или слепить спектрометр (я сделяль но пока не экспериментировал).

shortwave
Вот например

На Али есть подешевле

Gleb
На Али есть подешевле

на али продадут просто цветное стекло

shortwave
на али продадут просто цветное стекло

На али есть вполне приличные спектрометры. Как положено, на дифракционной решетке. Например, вот такая недорогая модель:
https://aliexpress.r...
У этой конторы есть и более серьезные приборы.

shortwave
Спектр важнее. Люксы получить несложно, а вот хороший спектр уже другое дело

Кто бы мог подумать ? Потрясающие познания !

Gleb
А зачем датчик опускать под воду? Зеркало опустите или любое тело с известной отражающей способностью, и через стекло померьте, сколько оно отразило. Тем же прибором замерите, сколько света поглощает стекло и вода. Все, вдохновили меня

Не. Гораздо удобнее бродить металлической штангой по аквариуму и составлять карту освященности
(в люксах ли, в попугаях ли, не принципиально)

Gleb
Закупаем калиброванные светофильтры, и любой люксометр получает дополнительную суперспособность Благо в аквариумистике важны в основном конкретные длины волн.

Как мне кажется, можно на этот вопрос посмотреть и с другой стороны:
Если светильник светодиодный, а тем более если известны диоды и их характеристики,
померить отдельно каждый канал цветности.