Индикатор светового излучения (описание и сборка)
Оригинал статьи находится по адресу: http://radiokot.ru/konkursCatDay2014/47/
Автор разработки SSMix, комплектация www.minikit.ru
.
История создания описываемого в данной статье прибора следующая. В своё время автор никак не мог понять один интересный момент. Раньше, работая по 4-6 часов в день за кинескопным монитором Samsung без каких-либо неприятных ощущений, а затем пересев на новый ЖК-монитор LG L1715S, уже через 30-40 минут появлялась резь и покраснение в глазах, а затем добавлялась головная боль. Аналогичный эффект проявлялся и при длительном пользовании смартфоном Nokia 6220 classic. Выяснить причину это явления удалось случайно через несколько лет.
Проблема оказалась в ШИМ-модуляции подсветки дисплея. Видимо, производители упомянутых выше устройств не особенно заморачивались с регулировкой яркости подсветки, и использовали самый примитивный способ, т.е. диммирование. Какие последствия для самочувствия и здоровья пользователей имеет мерцание экрана (с полным размахом по яркости, кстати), производителей похоже не интересует.
В сети Интернет есть форумы, посвящённые выбору мониторов и телевизоров без ШИМ-мерцания. Для выявления ШИМ используются в основном “карандашный тест” (стробоскопический эффект при кратности частоты колебаний зажатого между двумя пальцами карандаша и частоты ШИМ) и видео камеры телефонов, но надежней и точней, пожалуй, использование фотодиода и осциллографа. Правда, при непосредственном подключении фотодиода к стандартному 1М-омному входу осциллографа имеет место сильный завал частотной характеристики из-за низкой скорости заряда-разряда суммарной ёмкости в образовавшейся RC-цепи.
В сети Интернет есть форумы, посвящённые выбору мониторов и телевизоров без ШИМ-мерцания. Для выявления ШИМ используются в основном “карандашный тест” (стробоскопический эффект при кратности частоты колебаний зажатого между двумя пальцами карандаша и частоты ШИМ) и видео камеры телефонов, но надежней и точней, пожалуй, использование фотодиода и осциллографа. Правда, при непосредственном подключении фотодиода к стандартному 1М-омному входу осциллографа имеет место сильный завал частотной характеристики из-за низкой скорости заряда-разряда суммарной ёмкости в образовавшейся RC-цепи.
На практике таким способом можно увидеть пульсации сигнала частотой до нескольких кГц (в зависимости от суммарной ёмкости фотодиода, кабеля, осциллографа и монтажа).
Нагрузив фотодиод сопротивлением 10…100 кОм можно расширить частотный диапазон измерений за счет уменьшения постоянной времени т=RC, однако при этом во столько же раз упадет чувствительность. На практике фотодиод обычно используют совместно с операционным усилителем (ОУ) по следующей типовой схеме включения:
“Секрет” данной схемы заключается в том, что при заземленном неинвертирующем входе ОУ отрицательная обратная связь стремится установить такое напряжение на выходе усилителя, чтобы выровнять потенциал с инвертирующим входом. А поскольку фотодиод включен непосредственно между входами ОУ, создаётся режим работы, близкий к короткому замыканию для фотодиода, что обеспечивает малое τ, и, как следствие, высокое быстродействие схемы.
При помощи такой схемы было выяснено, что у монитора LG L1715S имеет место мерцание частотой 100кГц промодулированное частотой около 375Гц. У смартфона Nokia 6220 classic измеренная частота ШИМ составила 290-295Гц. При максимальной яркости подсветки мерцание исчезает, но яркость получается слишком избыточной.
Вот лишь несколько кратких выдержек из различных статей о негативном воздействии мерцания света, выложенных в Интернете:
При помощи такой схемы было выяснено, что у монитора LG L1715S имеет место мерцание частотой 100кГц промодулированное частотой около 375Гц. У смартфона Nokia 6220 classic измеренная частота ШИМ составила 290-295Гц. При максимальной яркости подсветки мерцание исчезает, но яркость получается слишком избыточной.
Вот лишь несколько кратких выдержек из различных статей о негативном воздействии мерцания света, выложенных в Интернете:
“Одной из важных характеристик искусственного освещения является пульсация светового потока или, как часто говорят, мерцание света. Пульсация светового потока на глаз практически не воспринимается, так как частота пульсации превышает критическую частоту слияния мельканий, но неблагоприятно влияет на человека, вызывая повышенную утомляемость. Отрицательное воздействие пульсации возрастает с ее увеличением, появляется напряжение на глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль.”
“По санитарным нормам при работе с монитором компьютера уровень пульсаций, частотой до 300 Гц, не должен превышать 5%.”
“Частота пульсаций светового потока 100 Гц превышает критическую частоту слияния световых мельканий, поэтому колебания света зрительно не воспринимаются, однако их отрицательное воздействие на организм человека установлено в многочисленных исследованиях. Многочисленными экспериментами установлено, что при частоте колебаний света 100 Гц отрицательное воздействие на организм человека достаточно мало только при глубине пульсации не более 5-6 %. При питании источников света током частотой 300 Гц и выше глубина пульсации не имеет значения, так как на эту частоту мозг не реагирует.”
“Установлено, что повышенная пульсация освещенности оказывает негативное воздействие на центральную нервную систему, причем в большей степени – непосредственно на нервные элементы коры головного мозга и фоторецепторные элементы сетчатки глаз.
Исследования показывают, что у человека снижается работоспособность (производительность труда и качество выполняемых работ), появляется напряжение в глазах, повышается усталость, труднее сосредотачиваться на сложной работе, ухудшается память, чаще возникает головная боль. Отрицательное воздействие пульсации возрастает с увеличением ее глубины.
По данным Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР (РАН), мозг пользователя ПЭВМ крайне отрицательно реагирует на два (и более) одновременных, но различных по частоте и не кратных друг другу ритма световых раздражений. При этом на биоритмы мозга накладываются пульсации от изображений на экране дисплея и пульсации от осветительных установок.”
СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». Пункт 6.14: «Коэффициент пульсации не должен превышать 5%».
“По санитарным нормам при работе с монитором компьютера уровень пульсаций, частотой до 300 Гц, не должен превышать 5%.”
“Частота пульсаций светового потока 100 Гц превышает критическую частоту слияния световых мельканий, поэтому колебания света зрительно не воспринимаются, однако их отрицательное воздействие на организм человека установлено в многочисленных исследованиях. Многочисленными экспериментами установлено, что при частоте колебаний света 100 Гц отрицательное воздействие на организм человека достаточно мало только при глубине пульсации не более 5-6 %. При питании источников света током частотой 300 Гц и выше глубина пульсации не имеет значения, так как на эту частоту мозг не реагирует.”
“Установлено, что повышенная пульсация освещенности оказывает негативное воздействие на центральную нервную систему, причем в большей степени – непосредственно на нервные элементы коры головного мозга и фоторецепторные элементы сетчатки глаз.
Исследования показывают, что у человека снижается работоспособность (производительность труда и качество выполняемых работ), появляется напряжение в глазах, повышается усталость, труднее сосредотачиваться на сложной работе, ухудшается память, чаще возникает головная боль. Отрицательное воздействие пульсации возрастает с увеличением ее глубины.
По данным Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР (РАН), мозг пользователя ПЭВМ крайне отрицательно реагирует на два (и более) одновременных, но различных по частоте и не кратных друг другу ритма световых раздражений. При этом на биоритмы мозга накладываются пульсации от изображений на экране дисплея и пульсации от осветительных установок.”
СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». Пункт 6.14: «Коэффициент пульсации не должен превышать 5%».
Таким образом, отрицательное воздействие на человека оказывает вообще освещение с мерцанием. Те же энергосберегающие и светодиодные лампочки в зависимости от производителя могут также иметь запредельный уровень пульсаций, а при их старении, по мере выгорания люминофора, склонны добавлять ещё и долю ультрафиолета!
Также существенное влияние оказывает именно импульсный характер ШИМ-пульсаций светодиодной подсветки дисплеев. Поскольку светодиоды обладают малой инерционностью в процессе включения/выключения, возникает резкий перепад импульсов света в отличие от прежних кинескопных экранов.
Поэтому возникла идея разработать карманный прибор для оценки безопасности мониторов, телевизоров, лампочек и т.п., чтобы не таскать с собой осциллограф с разными приставками.
Также существенное влияние оказывает именно импульсный характер ШИМ-пульсаций светодиодной подсветки дисплеев. Поскольку светодиоды обладают малой инерционностью в процессе включения/выключения, возникает резкий перепад импульсов света в отличие от прежних кинескопных экранов.
Поэтому возникла идея разработать карманный прибор для оценки безопасности мониторов, телевизоров, лампочек и т.п., чтобы не таскать с собой осциллограф с разными приставками.
В результате получился прибор со следующими техническими характеристиками:
- диапазон развертки для осциллографирования
светового излучения (380...1100 нм)…………………..........................5мс/дел…5мкс/дел
- максимальная частота дискретизации АЦП.……….........................1 МГц
- диапазон измеряемой частоты………………………..........................20Гц…200кГц
- коэф. пульсаций………………………………………............................0…100%
- диапазон измерения УФ излучения (240...370 нм)…........................0…20UVI*
- диапазон измерения уровня освещённости в
видимом диапазоне светового излучения…………….........................0…100000 люкс
- дисплей………………………………………………...............................графический ЖК, 96х68 пикс.
- питание…………………………………………………...........................Li-Po аккумулятор (150мА∙ч)
- потребляемый ток в рабочем режиме………………........................13 мА
- потребляемый ток в энергосберегающем режиме……...................22 мкА
светового излучения (380...1100 нм)…………………..........................5мс/дел…5мкс/дел
- максимальная частота дискретизации АЦП.……….........................1 МГц
- диапазон измеряемой частоты………………………..........................20Гц…200кГц
- коэф. пульсаций………………………………………............................0…100%
- диапазон измерения УФ излучения (240...370 нм)…........................0…20UVI*
- диапазон измерения уровня освещённости в
видимом диапазоне светового излучения…………….........................0…100000 люкс
- дисплей………………………………………………...............................графический ЖК, 96х68 пикс.
- питание…………………………………………………...........................Li-Po аккумулятор (150мА∙ч)
- потребляемый ток в рабочем режиме………………........................13 мА
- потребляемый ток в энергосберегающем режиме……...................22 мкА
*При индексе УФ излучения менее 0 UVI замер производится в диапазоне (0…69) мВт/см2.
Для измерений используются 3 датчика: 1) УФ излучения, 2) для осциллографирования, и 3) уровня освещённости, с которых на дисплей прибора выводится следующая информация:
В верхней строке:
- индекс ультрафиолетового излучения (UVI) или мощность в мВт/см2;
- напряжение аккумулятора (в Вольтах) в первые 3 сек. после включения питания, затем уровень освещённости в люксах;
- символ батарейки, заполняемый пропорционально уровню заряда аккумулятора.
В основной части экрана выводится осциллограмма светового излучения с сеткой.
В нижней строке:
- коэффициент пульсаций светового излучения в %;
- частота пульсаций;
- скорость развертки.
В самом низу экрана выводится аналоговая шкала уровня осциллографируемого светового излучения для оценки его интенсивности.
Масштабирование осциллограммы по вертикали осуществляется автоматически. По горизонтали переключение скорости развертки по умолчанию после включения осуществляется автоматически (символ * после скорости развёртки). При кратковременном нажатии кнопки “<” или “>” осуществляется выбор скорости вручную. При этом символ * после скорости развёртки исчезает. Повторное включение автоматического переключения скорости развёртки осуществляется одновременным нажатием кнопок “<” и “>”. При нажатии и удержании кнопки “>” более 2 сек происходит фиксация всех показаний на дисплее (кроме символа батареи). Переход в режим замеров осуществляется по нажатию любой кнопки.
При отсутствии нажатия кнопок в течение 2 мин после включения питания происходит переход в энергосберегающий режим с выводом сообщения о выключении. В течение 5 секунд нажатием любой из кнопок можно отменить выключение. Для повторного включения прибора необходимо кратковременно нажать любую из кнопок или выключить и заново включить питание.
Принципиальная схема прибора.
.jpg)
Для данного устройства был выбран недорогой микроконтроллер DD1 STM32F050F4P в корпусе TSSOP20, имеющий на борту 16кБ Flash-памяти, 4кБ ОЗУ, АЦП с максимальной частотой выборок 1МГц, и обладающий быстродействием ядра до 48 МГц. На выбор главным образом повлияла очень низкая цена и довольно быстродействующий 12-разрядный АЦП.
Тактовый генератор микроконтроллера работает от кварца 4 МГц с умножением до 28 МГц. Данная частота выбрана для получения максимальной скорости выборок встроенного АЦП.
Для индикации использован дешевый и пока ещё доступный у ремонтников дисплей от серии телефонов Nokia 1202_1203_1280 с разрешением 96х68 пикс. Черно-белый дисплей выбран для удобства считывания с него данных при ярком солнечном свете, т.к. цветной дисплей в при таком интенсивном освещении становится практически нечитаемым. Выбранный дисплей имеет встроенную светодиодную подсветку, яркость которой можно установить подбором сопротивления резистора R25.
В качестве датчика для осциллографирования HL1 использован быстродействующий фотодиод SFH229, работающий в широком спектральном диапазоне 380...1100 нм. Он подключен по типовой схеме к ОУ DA1.2 MCP6022. Коэффициент передачи для очень малых сигналов определяется сопротивлением резистора R6, а для больших – R1.
В качестве датчика ультрафиолетового излучения использован фотодиод HL2 GUVA-S12SD, работающий в диапазоне UV-B (240...370нм), и имеющий нормированную характеристику индекса ультрафиолетового солнечного излучения. Для усиления сигнала с данного датчика использована вторая половинка ОУ DA1.2.
В качестве датчика освещенности DA4 использован очень дешевый аналоговый сенсор NOA1211 от On Semiconductor, представляющий собой совмещённые в одном корпусе фотодиод с усилителем с переключаемым коэффициентом усиления по выводам GB1, GB2. Поскольку у микроконтроллера задействованы все линии, GB1 и GB2 подключены к питающему напряжению, что соответствует минимальной чувствительности и самому широкому диапазону измерений от 0 до 100000 люкс. Токовый выход датчика нагружен на цепь R5, C6, с которой полученное напряжение подаётся на вход АЦП микроконтроллера.
Питание на датчики и дисплей подаётся через ключ VT1, управляемый микроконтроллером.
Напряжение питания составляет +3В, и формируется линейным стабилизатором DA3 MCP1700-3002E/TT, который через выключатель питания SA1 подключается к аккумулятору GB1. Резистор R17 предназначен для быстрой разрядки ёмкостей по цепи питания и сброса микроконтроллера, что ускоряет последующее включение.
Для зарядки аккумулятора использована специализированная микросхема DA2 MCP73831T-2ATI. Ток зарядки задаётся сопротивлением резистора R11 и в данном случае составляет 100 мА. Зарядка осуществляется от внешнего источника напряжением 5В, подключаемым к разъёму X1 miniUSB. Светодиоды HL3, HL4 служат для индикации процесса зарядки. Красный светодиод HL3 указывает на заряд, зелёный HL4 – на завершение. Т.е. когда АКБ полностью заряжена – горят оба светодиода.
Разъём X2, а точнее сказать «ряд контактных площадок», предназначен для программирования микроконтроллера через интерфейс USART. Если на выводе 1 (BOOT0) DD1 в момент подачи питания или после сброса присутствует лог.1 – задействуется внутренний бутлоадер для загрузки программы извне. Высокий уровень может быть сформирован как от программатора, так и установкой джампера на контакты разъёма X3 (справа по схеме). Для работы микроконтроллера на выводе 1 (BOOT0) DD1 должен присутствовать лог.0.
Программирование микроконтроллера.
Программа для микроконтроллера написана в бесплатной среде CooCox. Отладка производилась непосредственно на собранном “железе”, поскольку в отличие от старых добрых AVR-микроконтроллеров, какие-либо компьютерные симуляторы, поддерживающие STM32, автору не известны. Максимальная частота выборок АЦП при осциллографировании составляет 1 МГц. На пределе 5 мкс/дел при этом приходится всего 5 выборок на деление (10 отображаемых точек по горизонтали). Недостающие через одну выборки получаются методом линейной интерполяции. На пределе 10 мкс/дел осуществляется 1 выборка на отображаемую точку. Далее, по мере уменьшения скорости развертки предприняты дополнительны меры для снижения влияния паразитного стробоскопического эффекта. Это увеличение числа выборок на точку, а также использование переменного шага между выборками. В результате модулированный более высокой частотой сигнал при низкой скорости развёртки отображается как на аналоговом осциллографе – с полной “заливкой” высокочастотных участков.
Для программирования микроконтроллера был использован Data-кабель DSMU-5 к старым сотовым телефонам Siemens. На мой взгляд – это самый дешёвый вариант USB-программатора под микроконтроллеры STM, которым требуются лишь сигналы Rx, Tx и GND. Готовый Data-кабель по сути представляет собой переходник USB-USART. Сгодится, пожалуй, любой самый дешёвый Data-кабель. В данном случае он оказался собран на контроллере PL2303. Разъём для подключения к телефону был откушен, и использованы проводники, идущие к выводам 1 (TXD), 5 (RXD), 7 (GND) микросхемы PL2303 и +5В от 1-го вывода USB-разъёма (не обязательно, если использовать джампер на плате прибора для программирования). Свежие драйвера для PL2303 можно скачать в Интернете. После подключения Data-кабеля и установки драйверов в системе (Мой компьютер – Диспетчер устройств) должен появиться виртуальный COM-порт:
Если в компьютере присутствует обычный COM-порт, что в настоящее время уже большая редкость, программатор можно изготовить и на базе микросхемы преобразователя ST232, MAX232 и т.п. по типовой схеме включения.
Для программирования STM32 необходима программа STM32 and STM8 Flash loader demonstrator, бесплатно скачать которую можно на сайте www.st.com. После инсталляции программы и первого её запуска необходимо выбрать номер COM-порта, соответствующий программатору, т.е. в данном случае COM8, подключить сам программатор к собранному прибору в режиме программирования (должна присутствовать лог.1 на 1-м выводе DD1), включить его питание и нажать кнопку Next.
Для программирования STM32 необходима программа STM32 and STM8 Flash loader demonstrator, бесплатно скачать которую можно на сайте www.st.com. После инсталляции программы и первого её запуска необходимо выбрать номер COM-порта, соответствующий программатору, т.е. в данном случае COM8, подключить сам программатор к собранному прибору в режиме программирования (должна присутствовать лог.1 на 1-м выводе DD1), включить его питание и нажать кнопку Next.
Если всё исправно и микроконтроллер готов к программированию, появится следующее окно с зелёным светофором, где опять нужно нажать кнопку Next. В следующем окне необходимо указать объём Flash-памяти 16kB и опять нажать кнопку Next.
Далее необходимо указать путь к файлу прошивки Analsvet.hex и снова нажать кнопку Next. Запустится процесс программирования, после успешного завершения которого выведется соответствующее сообщение на зелёном фоне:
Как видно из скриншотов, программа в Flash-памяти микроконтроллера занимает чуть более половины доступного объёма, что достигнуто благодаря минимальному использованию сторонних готовых библиотек и оперированию, в основном, непосредственно рабочими регистрами.
После программирования необходимо выключить питание прибора, отключить от него программатор и переставить перемычку (резистор R26) в положение «работа». После этого можно включать питание. При отсутствии ошибок в монтаже и исправных радиоэлементах прибор начинает работать сразу без какой-либо настройки.
Работа устройства.
Область применения прибора может быть самая разнообразная. Наличие в нём датчика УФ излучения позволяет дополнительно контролировать безопасность осветительных приборов в ультрафиолетовой области, а также оценивать уровень солнечного УФ излучения. Датчик освещенности даёт возможность оценивать соответствие освещения помещений санитарным нормам, контролировать световой режим выращиваемых растений, а также сравнивать силу света от разных искусственных источников.
И в заключение ниже приведены фото различных измерений с комментариями.
Яркий летний солнечный день, полдень, датчики направлены прямо на солнце:
Индекс УФ излучения довольно высокий – 7,36 UVI. Датчик освещенности зашкалил за предельное значение 100000 люкс. При таких условиях необходимо ограничивать время пребывания на открытом солнце.
.
Энергосберегающая электролюминесцентная лампа Luxel 20W (4100K, 1100lm) с расстояния 30-40 см:
Энергосберегающая электролюминесцентная лампа Luxel 20W (4100K, 1100lm) с расстояния 30-40 см:
Видна недостаточная ёмкость электролита после диодного моста по питанию, из-за чего имеются пульсации частотой 100 Гц и приличный коэф. пульсаций в 20%. Также имеется ещё и высокочастотная модуляция частотой 43 кГц:
Хорошо, хоть УФ излучения не зафиксировано.
.
Лампочка накаливания на 40W фирмы OSRAM на расстоянии 10 см:
Лампочка накаливания на 40W фирмы OSRAM на расстоянии 10 см:
Коэффициент пульсаций благодаря инерционности нити накаливания составил 17%, частота как и полагается 100 Гц, а вот из-за широкого и равномерного спектра излучения имеется незначительный уровень ультрафиолета. Если бы производители традиционных лампочек делали стекла потолще, то и УФ-излучение бы лучше давилось, и срок службы был бы намного больше. Но не выгодно, знаете ли.
.
Стандартный электролюминесцентный светильник с дросселем и стартёром:
Стандартный электролюминесцентный светильник с дросселем и стартёром:
Измерения проводились при дневном освещении на расстоянии двух метров от потолка, где висел светильник, что выразилось в присутствии постоянной составляющей. Коэффициент пульсаций благодаря солнышку оказался меньше 100%, но и 54% это очень много. Это реальный производственный режим, к которому в добавок может ещё присутствовать мерцание от мониторов. Вот в таких условиях целыми днями работает человек!!!
.
Светодиодная лампочка HARISI IHL-9 (3000K, 9W) с расстояния около 30 см:
Светодиодная лампочка HARISI IHL-9 (3000K, 9W) с расстояния около 30 см:
Здесь производитель, по-видимому, вообще не устанавливал никаких электролитов, т.к. имеется громадный коэф. пульсаций 86% с удвоенной частотой сети. УФ излучение также не зафиксировано. Так что можно дать небольшой полезный совет: при покупке светодиодных лампочек не ведитесь на дешёвые китайские поделки – здоровье дороже. Хотя для подсобного нежилого помещения можно использовать и такие лампочки.
Самодельная лампочка из 40 светодиодов (балластный конденсатор, диодный мост, электролит и цепочка светодиодов):
Самодельная лампочка из 40 светодиодов (балластный конденсатор, диодный мост, электролит и цепочка светодиодов):
Здесь коэффициент пульсаций даже в несколько раз меньше, чем у лампочки накаливания.
.
Такая же лампочка, но на 78 светодиодов:
Такая же лампочка, но на 78 светодиодов:
Коэффициент пульсаций чуть меньше, а яркость в несколько раз возросла. Также датчик УФ-излучения показал незначительные 0,01 мВт/см2. Всё-таки прибор был поднесён почти вплотную к мощному источнику света, да и белые светодиоды на самом деле синие с жёлтым люминофором, а от синего спектра до ультрафиолетового рукой подать.
.
Смартфон Nokia 6220 classic при средней яркости подсветки:
Имеется полная модуляция частотой 295Гц + высокочастотная составляющая.
При минимальной яркости подсветки меняется лишь скважность НЧ составляющей:
При минимальной яркости подсветки меняется лишь скважность НЧ составляющей:
Коэффициент пульсаций можно считать практически равным 100%. Небольшую погрешность в вычисление вносит ВЧ составляющая. Комментарии, как говорится, излишни. Головная боль и резь в глазах пользователю обеспечены. При выкручивании яркости подсветки на максимум НЧ модуляция пропадает:
Остаётся лишь ВЧ составляющая частотой 10 кГц. Как выяснилось, это электромагнитное излучение от включенного дисплея, т.к. оно имелось даже при закрытии датчика светонепроницаемым экраном.
.
Монитор LG L1715S при 50% яркости и контрастности:
Монитор LG L1715S при 50% яркости и контрастности:
Видны очень сильные пульсации (78%) с ВЧ модуляцией, затрудняющей программное определение частоты. Если посчитать по делениям, низкочастотная составляющая получается около 375 Гц. При уменьшении яркости до 0 меняется лишь скважность:
Контрастность на скважность не влияет (картинка при 100% контрастности). Только при установке максимальной яркости пропадает НЧ составляющая:
При растяжке осциллограммы частота ВЧ пульсаций составила 102 кГц.
Для получения более-менее безопасного для здоровья режима работы данного монитора была уменьшена в 0 контрастность, установлена на 100% яркость, а также уменьшены практически до 0 RGB-уровни в меню настроек монитора. При этом осталась лишь ВЧ составляющая 102 кГц, особо не оказывающая какого-либо заметного влияния на самочувствие. Недостаток такого режима – работа подсветки на максимальной мощности с повышенным нагревом и снижением надёжности и ресурса работы. Но здоровье, как говорится, дороже.
.
Телевизор LG LN570V при 50% яркости подсветки:
Телевизор LG LN570V при 50% яркости подсветки:
Частота ШИМ составляет 100 Гц (хотя в характеристиках заявлено, что 100 Гц – это частота развёртки!). Импульсы с резкими перепадами, по мозгам бьют хорошо. При уменьшении яркости подсветки до 0% остаются коротенькие импульсы:
При 100% яркости подсветки ШИМ-модуляция всё равно остаётся:
Вот это настоящая засада. Как не крути, а пульсации всё равно присутствуют. Но такой вариант наиболее щадящий для мозгов.
.
Для сравнения замер на кинескопном телевизоре Daewoo:
Для сравнения замер на кинескопном телевизоре Daewoo:
В зависимости от сюжета осциллограмма меняется, но в целом картина примерно одинаковая: плавное нарастание и плавный спад излучения с частотой 50 Гц. Именно плавные перепады не так напрягают зрение, как при резких изменениях.
.
Теперь посмотрим, насколько могут быть эффективны темные очки от ультрафиолета. Не секрет, что многие производители используют пластмассовые линзы, плохо задерживающие УФ-излучение. При этом видимое излучение подавляется хорошо и зрачок расширяется, пропуская увеличенную дозу ультрафиолета по сравнению с первоначальным, суженным состоянием без очков. Полдень, начало сентября, направление на Солнце:
Теперь посмотрим, насколько могут быть эффективны темные очки от ультрафиолета. Не секрет, что многие производители используют пластмассовые линзы, плохо задерживающие УФ-излучение. При этом видимое излучение подавляется хорошо и зрачок расширяется, пропуская увеличенную дозу ультрафиолета по сравнению с первоначальным, суженным состоянием без очков. Полдень, начало сентября, направление на Солнце:
Индекс UVI=6,59.Теперь через обычное стекло толщиной 2 мм:
Уровень видимого излучения по-прежнему за верхним пределом измерения, а вот УФ-излучение заметно уменьшилось. Теперь очередь очков с затемнёнными стёклами (толщина стекла тоже около 2 мм):
По сравнению с обычным стеклом уровень ультрафиолета стал значительно меньше, т.е. эффективность проверенных темных очков налицо.У огородников, выращивающих различные культуры, в т.ч. в теплицах, часто возникает необходимость измерять уровень освещённости в местах расположения растений. Промышленные люксметры довольно дороги, так что это ещё одна область применения разработанного прибора.
.
Ещё можно легко проверить работоспособность любого ИК-пульта. ПДУ от телевизора Daewoo:
Ещё можно легко проверить работоспособность любого ИК-пульта. ПДУ от телевизора Daewoo:
И на пределе 2мс/дел:
ПДУ от телевизора LG:
При растяжке осциллограммы чётко видна модулирующая частота 38 кГц:
.
Дополнение
Сборка устройства не представляет никакой сложности, за исключением установки датчика освещенности NOA1211. Он очень маленький и имеет пластмассовый корпус. Если лудить его ножки обычным припоем, при температуре 250…300 градусов - они просто отваляться. Поэтому при пайке следует использовать сплав Розе. Его температура плавления составляет примерно 90 градусов Цельсия. Сначала нужно облудить с помощью жидкой канифоли выводы микросхемы и печатную плату, потом снова покрыл плату канифолью и установить микросхему. После этого, придерживая микросхему зубочисткой, поочередно пройтись по печатным проводникам, идущим под микросхему. Припой плавится и выводы микросхемы хорошо припаиваются. Этот датчик решено было положить две штуки на всякий случай. Если совсем не получается припаять данную микросхему, то можно обратиться в ближайший ремонт сотовых телефонов. Мастер среднего класса должен справится с такой запайкой «на раз».
Ссылка на тему, где радиолюбители обсуждают сборку данного устройства:
Расположение деталей на печатной плате.
.
Схема, печатная плата, перечень элементов в высоком разрешении СКАЧАТЬ.
