Autor Tema: Diseño de luxometro digital  (Leído 14703 veces)

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Desconectado Pedro Pan

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Diseño de luxometro digital
« en: 08 de Noviembre de 2006, 21:40:50 »
Estoy realizando un luxumetro digital, pero estado buscando informacion y ahi voy poco, mi idea es usar una ldr de las que usan las lamparas de iluminacion publica tengo unas aqui asi que usare esas, estoy diseñando un punte wheastone y luego a un amplificador de instrumentacion y luego al adc del 16f88 pero el problema es que no puedo encontrar un luxometro para calibrar (hecho de fabrica) bien mi luxometro, alguien sabe si existe alguna formula para calcular el nivel de ilumincion depenendiendo de los valores de una lampara para tomar como referencia, ademas del luxometro tengo sensores de temperatura, de humedad y de velocidad y direccion del viento (una mini estacion meteorologica) estos datos los desplego en una lcd y los envio a varios numero de telefono por medio de codigos AT
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Desconectado pantera

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #1 en: 09 de Noviembre de 2006, 00:45:06 »
Hola pedro PAN en alguna ocacion hice un Luxomentro y pues no es una tarea tan sencilla lo primero que necesitas hacer es ver que la LDR no es lineal. Lo cual te va a llevar a linealizar la señal que entre a tu microcontrolador. aunque por otra parte suena muy bien lo que dices del puente de wheastone. Lo que hice en aquella ocacion simplemente fue hacer un divisor de voltaje y meter el divisor al microcotrolador.

Otro consejo, no veo muy bien que utilices un PIC16 utiliza un PIC18 ya que son mucho mejores que los 16 realmente estos para aplicaciones de este tipo simplemente te meten problemas. Bueno la cosa es que no tienenun multiplicador, el cual PIC18 si lo tiene.

Con respecto a lo del patron (Luxomentro) veo realmente imposible lo que buscas ya que siempre vas a necesitar un patron para corroborrar el tuyo

Código: Matlab M
  1. #include <18F2550.h>
  2. #DEVICE ADC=8
  3. #fuses HSPLL,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NODEBUG,USBDIV,PLL3,CPUDIV1,VREGEN
  4. #use delay(clock=48000000)
  5. #include <bootloader.h>
  6.  
  7. #include <math.h>
  8. #fuses HS,PUT,NOPROTECT,NOBROWNOUT,NOWDT,NOLVP
  9. #use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8,parity=N)
  10. #include <lcd.c>
  11. #use fast_io(A)
  12. #use fast_io(C)
  13.  
  14. #bit  vital = 0xf80.5
  15. #bit  ajusteup= 0xf82.0
  16. #bit  ajustedown= 0xf82.1
  17.  
  18. float valor;
  19. float Lux;
  20. float volts;
  21. float ajuste=1;
  22.  
  23. void inicializar(void);
  24. void Desplegar(void);
  25.  
  26. #int_TIMER1
  27. TIMER1_isr() {
  28. vital=!vital;
  29. }
  30.  
  31.  
  32.  
  33. void inicializar(){
  34.    setup_port_A(AN0);
  35.    set_tris_a(0b00000001);
  36.    setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);
  37.    set_adc_channel(0);
  38.    delay_us(10);
  39.  
  40.    lcd_init();
  41.  
  42.    set_tris_c(0b10000011);
  43.    vital=1;
  44.  
  45.  
  46.  
  47.    setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8);
  48.  
  49.    enable_interrupts(INT_TIMER1);
  50.    enable_interrupts(global);
  51. }
  52.  
  53. void desplegar(){
  54.    lcd_gotoxy(1,1);
  55.    printf(LCD_PUTC,"volt:%4.3g %4.1g\r\nLux: %4.3g Lux",volts,ajuste,Lux);
  56.    printf("%4.3g    %4.3g    %4.3g \n",volts,ajuste,lux);
  57.    delay_ms(250);
  58.  
  59. }
  60.  
  61. void main() {
  62.  
  63. inicializar();
  64.  
  65.    while(true){
  66.  
  67.    valor=read_adc();
  68.  
  69.  
  70.  
  71.          if(ajusteup==1){
  72.          ajuste=ajuste+0.10000;
  73.          }
  74.  
  75.          if(ajustedown==1){
  76.          ajuste=ajuste-0.10000;
  77.          }
  78.  
  79.    valor=ajuste*valor;
  80.    volts=valor*0.01960;
  81.  
  82.  
  83.  
  84.    if (volts>=2.02500 && volts<5){
  85.    Lux=15.2*volts*volts-135.576*volts+303.96;   //[Luxes]
  86.    desplegar();
  87.    }
  88.  
  89.    if (volts>=1.16000 && volts<2.02500){
  90.    Lux=350.054*volts*volts-1460.704*volts+1617.819;   //[Luxes]
  91.    desplegar();
  92.    }
  93.  
  94.    if (volts>=0.80100 && volts<1.16000){
  95.    Lux=3018.2*volts*volts-7588.27611*volts+5142.332;   //[Luxes]
  96.    desplegar();
  97.    }
  98.  
  99.    if (volts>=0.508 && volts<0.80100){
  100.    Lux=21362.38717*volts*volts-34789.30338*volts+15160.103;   //[Luxes]
  101.    desplegar();
  102.    }
  103.  
  104.    if (volts>=0.3095 && volts<0.508){
  105.    Lux=168651.5198*volts*volts-171296.9684*volts+46592.88;   //[Luxes]
  106.    desplegar();
  107.    }
  108.  
  109.    if (volts>=0 && volts<0.3095){
  110.    Lux=1356427*volts*volts-880125.3026*volts+152633.554;   //[Luxes]
  111.    desplegar();
  112.    }
  113.  
  114. }}
  115.  
  116. como puedes ver linealizamos mediante un polinomio de segundo orden de lagrange.
  117.  
  118. [glow=red,2,300]Suerte en tu proyecto[/glow]
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Desconectado pantera

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #2 en: 09 de Noviembre de 2006, 00:54:33 »
Tienes suerte Pedro pan. Encontre el archivo con el cual hicimos las mediciones y las capturamos en Excel .

Mira esto es la grafica que graficamos en aquella ocasion, por otra parte tambien sacamos la caracterizacion de una celda fotovoltaica. en el archivo bienen las mediciones de las que te hablo

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #3 en: 09 de Noviembre de 2006, 12:51:32 »
Bueno muchas gracias Pantera, por el archivo y los consejos, no tengo un pic18 a la mano ahora, asi que yo tenia el diseño con el pic16F88 por el tamaño y no vei necesidad de usar un pic con mas recursos, pero bueno creo que me ariesgare con el 16 ya que casi todo lo tengo montado con el. Ademas no creo que consiga por aqui un luxometro digital, para tomar con referencia lo he buscado y no encuentro uno para calibrar el mio asi que buscare por ahi talvez encuentro algo, pero tomare de referencia tus mediciones y te cuento como me va, lo que no entiendo es para que utilizastes el multiplicador del PIC18, lo ulitizastes en vez del amplificador de instrumentacion?


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Desconectado Mario

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #4 en: 09 de Noviembre de 2006, 13:14:08 »
Creo que usó la multiplicación para ajustar el valor de cada "fragmento" de la gráfica, es decir, linealizar la gráfica.

Se toman partes de la gráfica y se les asigna una ecuación que gobierne ese intervalo.

Creo que es por eso, la verdad ando medio perdido en instrumentación.
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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #5 en: 09 de Noviembre de 2006, 15:59:39 »
Hola Pedro Pan, no creo que sea necesario usar un 18F solo por el tema de la multiplicación, ya que e usado los 16F para hacer multiplicaciones con resultados de hasta 32 bit (sin ningún problema) y son mucho más de lo que necesitarás para el luxometro, por esto mismo creo que no es estricto lo del 18F.

Por otro lado con el uso de un puente de wheastone lo único que conseguiras es complicar el circuito, ya que luego del puente necesitarás de un amplificador diferencial, y para este instrumento no veo la necesidad ya que las tensiones que se manejan no son pequeñas y tampoco diferenciales, con respecto a la alinealidad del LDR el puente de wheastone no logrará linealizarla.

Con respecto a la manera de calibrarlo puedes usar lamparas de incandescencia, si bien no será una calibración muy exacta será mejor que nada, si miras en dichas lamparas es común que traigan escrita la luminosidad de las mismas expresadas en LUMENES, no te sabría decir cual es la distancia exacta de medición, pero el estandar es de 1 metro, por lo que dicha lampara hubicada en una avitación completamente oscura y colocando el sensor a 1 metro de manera perpendicular al filamento, te dará una intensidad muy próxima a la indicada en la misma.

Espero te sea de ayuda, un saludo.

Atte. CARLOS.
La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #6 en: 09 de Noviembre de 2006, 16:22:42 »
Hola Chaly29 gracias por los comentarios, lo del puente wheastone si estoy viendo ahora que esta complicado, creo que mejor voy a usar un divisor de voltaje, estoy usando una LDR de las lamparas de alumbrado publico asi que todavia estoy haciendo pruebas en este momento estoy sensando los cambios de resistencia la coloque en el techo de mi casa y la dejare ahi todo el dia, estoy sensando los datos con mi multimetro que tiene comunicacion RS232 y guardando los datos a PC. Yo recuerdo que existia una formula para encontrar la luminacia de las lamparas pero no recuerdo donde la he visto, y como dices tu se expresaba en lumens y si no recuerdo mal tambien en lux, bueno seguire en esto y les cuento como queda al final, gracias a todos por su tiempo
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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #7 en: 09 de Noviembre de 2006, 18:43:57 »
Hola Pedro Pan, el LUX no lo conosco, por lo tanto no sabría que decirte, pero el LUMEN y la CANDELA (esta última muy usada en los led's si se usan.

Un saludo.

Atte. CARLOS.
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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #8 en: 10 de Noviembre de 2006, 01:20:22 »
Hola Carlos pues estado investigando y recordando de mis curso de ing. electrica   :o :o y encontre esta informacion:
solo como dato: la iluminacia en un punto de una superficie es el flujo incidente por  unidad de area de la superficie en dicho punto E = dΦ/dA y esta se mide en LUX

Ademas encontre esto en lo que me puedo basar con mi LDR para que funcione como luxometro, algo simple pero que tenga una aproximacion mas o menos significante.
 
El material que se usa como fotorresistencia es principalmente el Sulfuro de Cadmio (CdS). Los
parámetros que seutilizan para definirla son los siguientes:
 
- Variación de resistencia con la iluminación: en la figura podemos ver varias curvas, típicamente
  no se da una sola sino una familia para que con una medida podamos situar un punto en la gráfica
  y a partir de la curva más cercana extrapolar el resto de los valores. Podemos apreciar que el eje
  de abcisas representa una magnitud denominada fc, son candelas x pie, por el nombre podríamos
  deducir que 1fc es la luz que llega desde una vela situada aun pie de distancia, como esto posiblemente
  no nos de mucha información tenemos que para un día de sol hay 1000fc, en un día nublado
  100fc en una noche con luna 0.1fc y en una noche estrellada sin luna 0.01fc.




- Tiempo de respuesta, éste depende fuertemente de la cantidad de luz que esté llegando, podemos
  observar en la tabla ejemplos de los tiempos de subida (inicio de iluminación) y de bajada (fin de
  iluminación) en función de la iluminación.

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #9 en: 10 de Noviembre de 2006, 14:04:16 »
Hola pedro pan con respecto del pic18 simplemente te lo recomiendo ya las operaciones seran mas rapidas cuando hice el luxometro sino tarda un tiempo considerable en realizar operaciones. Por otra parte si tu aplicacion no requiere rapides pues esta bien.

Por otro lado, En si para que es tu aplicacion es un proyecto de la escuela o propio?
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Desconectado Pedro Pan

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #10 en: 11 de Noviembre de 2006, 00:49:31 »
Hola pantera, el proyecto es un trabajo de la escuela, es una mini estacion del clima, tengo montados sensor de temperatura, humedad direccion y velocidad del viento y pensaba poner un sensor de presion, el problema era conseguir el sensor de precio por el precio casi $20 entonces mejor me decidi agregar mejor el luxometro en vez del sensor de presion, por eso ando trabajando en esto, la rapidez no es importante para este proyecto, pero gracias por la sugerencia. Nos vemos y pienso subir los avances del proyecto.
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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #11 en: 12 de Noviembre de 2006, 14:22:33 »
Hola a todos.

Leyendo este hilo he encontrado algunos desacuerdos que quisiera aclarar con lo poco que se, pero espero que os sea útil. Si estoy equivocado en algo espero que me corrijáis.

Lo primero de todo es deducir qué es una LDR. De memoria, se que es un sensor hecho de material semiconductor (no dopado) cuya resistencia varía con la luz incidente. Frente a otros dispositivos como un fotodiodo, una LDR tiene una mayor linealidad y tiempo de respuesta, lo cual le hace más o menos indicado para unas aplicaciones u otras.

Lo segundo es qué es un puente de Wheatstone. Se trata de dos divisores resistivos cuya medida es la diferencia de tensión de ambos. Como planteáis poner la LDR (en una sola rama), la tensión diferencial dada por el puente no será ni mucho menos lineal, así que lo estamos arreglando. Solo será lineal si se hace una aproximación o si se colocan 4 LDRs que reciban la misma cantidad de luz, una por rama. También es posible usar un circuito de linealización basado en amplificador operacional, y consistente en convertir el puente de Wheatstone en el clásico amplificador diferencial. En Internet está toda la información necesaria.


Pero lo más importante es saber qué estamos midiendo. Qué es un lux? Un lux es un lumen por unidad de superficie, pero quizás más importante sea destacar que no es lo mismo que una candela, por ejemplo. El lux recibe una ponderación en longitud de onda correspondiente al ojo humano, de la misma manera que un dBA/B/c ha sido ponderado conforme a la sensibilidad del oído humano con respecto al decibelio. Con esto se pretende alcanzar el modelo de oído y ojo humano, los cuales no perciben sonido y luz con la misma intensidad en todas las frecuencias. De aquí percibimos que el lux es válido para medir emitancias relacionadas con el ojo humano, como un proyector de video. Pero en una estación metereológica tiene más sentido usar otro tipo de mecanismos, como el piranómetro. Esto me recuerda a la discusión que tuve con un amigo hace una semana, el cual acababa de llegar de una excursión de biología y me contó que sus profesores le hacían usar un luxómetro para medir la radiación solar, a lo cual no le veo ningún sentido.



Si me pongo quisquilloso, espero q no os moleste si digo q en el ejemplo en C propuesto por pantera se podría haber usado una estructura "switch" en vez de varios "if", lo cual ahorra líneas de código y tiempo de procesamiento.


Saludos y suerte.


PD: "Avitación" se escribe con "h" y con "b"  :oops:

Desconectado Pedro Pan

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Re: Diseño de luxometro digital
« Respuesta #12 en: 13 de Noviembre de 2006, 02:34:00 »
A bueno gracias por tus comentarios sfriswolker, y por lo de la "habitacion" que puso Carlos
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PD: "Avitación" se escribe con "h" y con "b" 
todos modos lo entendi  :D :D, y lo del lux me acordaba que existia ademas ahora todavia estoy en las mediciones con la LDR, espero mañana montar todo con el programa que estoy haciendo, y a ver que tal funciona
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