Разработка устройства для измерения освещенности и коэффициента пульсации светового потока

• 2.2. Анализ требований к безопасности

Разработанный макет будет использоваться лаборантами, следовательно, должен быть безопасен. Он должен удовлетворять  основным требованиям электробезопасности.

3. Обзорно-аналитическая часть

• 3.1. Изучение рынка и поиск функциональных аналогов

Устройства для измерения уровня освещенности можно разделить на два типа:

1. Экспонометры — устройства для контроля уровня освещенности, которые используются при фото- и видео-съемке. Часто они обладают шкалами, градуированными не в люксах, а в единицах значений выдержки и диафрагмы.
2. Люксметры — промышленные устройства для контроля освещенности в целях соблюдения гигиены зрения, а также для соблюдения условий безопасности труда на производстве.

Из первой группы следует выделить производителей:

• Minolta — японская фирма, являющаяся одним из ведущих производителей фотокамер и вспомогательного оборудования для них. Серия экспонометров, производимых данной фирмой, насчитывающей 6 моделей, можно выделить Minolta Flashmeter V, как самый распространенный на данный момент [10].
• Sekonic — японская компания, основной продукцией которой являются экспонометры, сканеры OMR и электронные гидротермографы. На рынке линейка экспонометров этой компании состоит из 4 устройств [11]. Для сравнения выбрана модель Sekonic L-358, как относительно бюджетная, и в то же время достаточно функциональная.
• Kenko — еще одна японская фирма, специализирующаяся на производстве светофильтров и аксессуаров для фототехники. На рынке представлено 3 модели экспонометров [12]. Как самая бюджетная, и в то же время достаточно профессиональная модель для сравнения выбрана Kenko KMF-1100.

Производители, относящиеся ко второй группе, в большей степени интересны, т. к. специализируются на устройствах для измерения освщенности в промышленных условиях. Отдельно следует выделить аналоги, с помощью которых можно производить измерения не только освещенности, но и коэффициента пульсации светового потока.

• Hioki — японская компания, занимающаяся разработкой, производством и продажей электронных измерительных приборов [13]. В качестве объектя для сравнения выбран люксметр Hioki LUX HiTESTER 3423, поскольку он отличается более широким диапазоном измерения.
• Mastech. Компания PRECISION MASTECH ENTERPRISES COMPANY (Гонконг) — ведущий производитель измерительных приборов различного назначения и источников питания [14]. Как единственный дискретный люксметр (не входящий в состав мультиметра), для сравнения был выбран люксметр Mastech MS6610
• Milwaukee — итальянская фирма, производящая инструменты различного типа, в т. ч. измерительные приборы. В качестве объекта для сравнения выбрана модель Milwaukee MW700 [15].
• ЕвроЛаб — отечестванная компания, которая с 1999 года занимается поставками лабораторного, аналитического оборудования, контрольно-измерительных приборов для лабораторий промышленных предприятий, научных и учебных организаций, ЦГСЭН, ЦСМ, служб экологического мониторинга. В списке продукции компании есть устройство под названием Аргус 07 — люксметр-пульсметр, т. е. позволяющее измерять как освещенность, так и коэффициент пульсации светового потока, таким образом являющееся одним из наиболее близких аналогов разрабатываемого устройства [16].
• Экосфера — российская компания, основной деятельностью которой является разработка и производство портативных средств измерений ионизирующих и неионизирующих факторов среды. ТКА-ПКМ (модель 08) — разработка, представляющая собой устройство, совмещающее в себе люксметр и пульсметр [17].

• 3.2. Анализ конструктивных и экономических параметров аналогов

Обзор и оценка аналогов, которые являются по сути не люксметрами, а экспонометрами или флешметрами, т. е. устройствами, которые применяются исключительно в фото- и видео-съемке, производится с точки зрения их восприятия именно как люксметров. Это не дает им преимущества в сравнении с обычными люксметрами, т. к. задачи этих приборов совершенно другие и возможно, некоторые их достоинства обернутся для них в данном аспекте недостатками.

• 3.2.1. Minolta Flashmeter V

Minolta Flashmeter V — профессиональный  универсальный экспонометр-флешметр, при-меняемый для измерения экспозиции при фотосъемке. Измерения с его помощью можно проводить как постоянного, так и импульсного света.

Высокая точность прибора позволяет  использовать его для калибровки экспонометров фотокамер, а так  же для определения ведущих чисел и настройки автоматических вспышек [18].

Характеристики прибора:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0,6 — 99000 люкс

Выдержка при измерении постоянного  света: 30 мин — 1/16000 с

Выдержка при измерении импульсного света: 30 мин — 1/1000 с

Источник питания: элемент типа АА[18]

Стоимость:  14000 руб. [19]

Достоинства: универсальность и точность

Недостатки: Высокая цена, неметрические единицы измерений

• 3.2.2. Sekonic L-358

Обладает богатыми возможностями и очень прост в управлении. Использование в его конструкции самых передовых технологий позволило существенно повысить точность измерений параметров освещенности и анализ экспозиции [20].

С помощью этого устройства так  же можно измерять как постоянный, так и импульсный свет. Область применения — фото- и видео-съемка. В памяти экспонометра могут храниться до девяти измеренных значений пар выдержка - диафрагма, позволяющих оценить контраст и определить среднее значение экспозиции. Специальная влаго- и пылезащитная конструкция корпуса позволяет использовать прибор не не только в студии, но при неблагоприятный метеорологических условиях [20].

 

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 3 — 8000 лк

Выдержка при измерении постоянного света: 30 мин — 1/8000 с

Выдержка при измерении импульсного  света: 30 мин — 1/1000 с

Питание: батарея типа CR123

Стоимость: 12000 руб. [20]

Достоинства: многозадачность, надежность.

Недостатки: Цена

• 3.2.3. Kenko KMF 1100

 Kenko KMF 1100  - это профессиональный  экспонометр / флэшметр для замера  импульсного и постоянного освещения.

Флэшметр предназначен для определения  фотографической экспозиции по падающему  и отраженному свету. Используется при цифровой студийной и аналоговой съемке с источниками импульсного и постоянного освещения [21].

Kenko KMF-1100 представляет собой компактный  ручной прибор с поворотным  сенсорным блоком и цифровым  жидкокристаллическим дисплеем [21].

Определение экспозиции осуществляется по предустановленному значению выдержки и чувствительности пленки или матрицы. Выходным параметром является значение диафрагмы или EV. Прибор имеет две ячейки памяти для сохранения результатов измерений [21].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 3 — 8000 лк

Выдержка при измерении постоянного  света: 30 мин — 1/8000 с

Выдержка при измерении импульсного  света: 30 мин — 1/500 с

Питание: элемент типа АА

Стоимость: 9000 руб. [21]

Достоинства: многозадачность, точность, надежность.

Недостатки: Цена, индексирование освещенности в единицах замера экспозиции

• 3.2.4. Hioki LUX HiTESTER 3423

 HIOKI LUX HiTESTER 3423 – компактный, но  довольно тяжелый прибор с  очень прочным корпусом. В комплект  люксметра входят датчик освещенности (кремниевый фото-элемент, фотодетектор) и счетное устройство (блок управления прибором и обработки измерений). Их можно соединить двумя способами: подключив блок управ-ления люксметра непосредст-венно к датчику или используя соеди-нительный кабель с разъемами RS 232. Применение кабеля значи-тельно упростит работу оператора при проведении измерений в труднодоступных местах [22].

Прибор для измерения освещенности очень прост в использовании. На панели размещены три кнопки для управления работой люксметра. Кнопкой RANGE можно изменять диапазоны измерений, кроме того у устройства есть функция автоопределения диапазона [22].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 20 — 200000 лк

Количество диапазонов измерения: 5

Погрешность измерений: ± 4 % ± 1 разряд (23 ± 5 ºC)

Питание: 2 элемента типа АА

Дисплей ЖК, разрядность: 1999

Стоимость: 17000 руб. [23]

Достоинства: надежность, точность, удобство управления, возможность использования RS232 для соединения блока управления с датчиком, широкий диапазон измерения освещенности, 5 диапазонов измерений освщенности, автоопределения диапазона измерений

Недостатки: Цена

• 3.2.5. Mastech MS6610

 Цифровой люксметр Mastech MS6610 - измеритель освещенности (фотометр)  - измерительный прибор, который позволяет измерять освещенность, создаваемую различными источниками света. Фотометр состоит из датчика освещенности (фотодетектора) и счетного устройства. Полученные данные можно зафиксировать с помощью функции DATA HOLD.  Питание прибора осуществляется с помощью батареи питания 9 В типа "Крона" или внешнего адаптера питания 9 В. Цифровой фотометр Mastech MS6610 имеет сертификат РосТеста [24].

 

 

 

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0 — 50000 лк

Количество диапазонов измерения: 3

Погрешность измерений: ± 5 %

Длина кабеля от датчика до счетного устройства, м: ~ 1,5

Питание: 9В, батарея типа «Крона»  или внешний адаптер питания

Дисплей ЖК, разрядность: 1999

Стоимость: 2000 руб. [25]

Достоинства: Цена, наличие кабеля, соединяющего блок управления и датчик освещенности.

• 3.2.6. Milwaukee MW700

 Люксметр Milwaukee MW700 оснащен датчиком-сенсором во влагозащитном корпусе, что делает возможным его применение для измерения освещенности на дне аквариума. Точность прибора ±6% от показаний (полная шкала). MW700 работает от батарейки 9V. Автоотключение после 5 минут неиспользования прибора для продления срока службы элементов питания [26].

 

 

 

 

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0 — 50000 лк

Количество диапазонов измерения: 3

Погрешность измерений: ± 6 %

Длина кабеля от датчика до счетного устройства, м: 56 см

Питание: 9В, батарея типа «Крона»  или внешний адаптер питания

Дисплей ЖК, разрядность: 1999

Стоимость: 4000 руб. [26]

Достоинства: Наличие кабеля, соединяющего блок управления и датчик освещенности

Недостатки: Цена, относительно небольшой диапазон измерения освещенности

• 3.2.7. Аргус 07

 Пульсметр люксметр Аргус 07 предназначен для измерения осве-щенности, создаваемой естествен-ным светом и различными источниками искусственного освещения, и коэф-фициента пульсаций излучения искусственного освещения. При этом источники освещения могут быть расположены произвольно относительно Аргус 07 [27].

Показание коэффициента пуль-саций индицируется в процентах, при этом Аргус-07 определяет максимальное, минимальное и среднее значение освещенности пульсирующего излучения и рассчитывает значения коэффициента пульсаций. Пульсметр люксметр Аргус-07 может использоваться в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 и СНиП 23-05-95 [27].

Характеристики:

Фоточувствительный элемент: кремниевый фотодиод

Диапазон измерения освещенности: 0 — 20000 лк

Коэффициент пульсации: 1 — 100%

Погрешность по освещенности: ±8...10 %

Погрешность по пульсации: ±10%  
Спектральный диапазон: 380...800 нм

Длина кабеля от датчика до счетного устройства, м: 56 см

Питание: 9В, батарея типа «Крона»

Стоимость: 23000 руб. [28]

Достоинства: Наличие кабеля, соединяющего блок управления и датчик освещенности, возможность измерения коэффициента пульсации светового потока

Недостатки: Цена, относительно небольшой диапазон измерения освещенности

• 3.2.8. ТКА-ПКМ-08

 Пульсметр-люксметр ТКА-ПКМ  (08) предназначен для измерения коэффициента пульсации в % и освещенности в лк, образуемой естественным и искусственным освещением, источник которого расположен произвольно от фотометрического датчика (ФД) прибора [29].

Вывод информации о произведенных измерениях может производиться как на встроенный дисплей, так и на RS232 или USB порт. Для приема информации необходимо сконфигурировать последовательный порт ПК [29].