Die Welligkeit ist der Hauptparameter des Lichts, der die Gesundheit beeinflusst, aber leider gibt es keine käuflichen Geräte zur Messung des Welligkeitskoeffizienten. Ich beschloss, diese Situation zu korrigieren und ein kostengünstiges Gerät zu entwickeln.
Theorie
Das Pulsieren des Lichts ist optisch unangenehm, die Augen werden müde, es kann Kopfschmerzen und eine Verschlimmerung von Nervenkrankheiten verursachen. Es wird angenommen, dass eine Welligkeit bis zu 5 % völlig unbedenklich ist. Eine Welligkeit von bis zu 30% ist fast nicht wahrnehmbar und hat höchstwahrscheinlich keine negativen Auswirkungen auf eine Person.
Viele Leute verwenden die Smartphone-Kamera, um die Welligkeit zu bestimmen (wenn es eine Welligkeit gibt, erscheinen Streifen auf dem Bildschirm), aber diese Methode erlaubt es nicht Bewerten Sie den Pulsationsgrad und oft entscheiden Menschen, die die Streifen sehen, dass eine solche Lichtquelle gefährlich ist, aber tatsächlich kann sie eine Pulsation haben weniger als 5%.
Etwas besserer Bleistifttest (https://ammo1.livejournal.com/418344.html) - Sie können nur die sichtbare Welligkeit korrigieren.
Kurz gesagt, was ist Pulsation im Allgemeinen. Pulsieren ist eine häufige Änderung der Helligkeit des Lichts, im schlimmsten Fall kann das Licht komplett ausgehen und 100 Mal pro Sekunde aufleuchten. Welligkeit kann durch eine vereinfachte netzbetriebene LED-Schaltung oder durch die Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) zur Anpassung der Helligkeit des Lichts verursacht werden.
Existiert zwei Formeln Berechnung des Pulsationskoeffizienten. Die erste Formel wird oft die vereinfachte genannt.
Der nach dieser Formel berechnete Welligkeitsfaktor kann Werte von 0 bis 100 % annehmen. 0 - keine Welligkeit, 100 % - das Licht geht komplett aus und leuchtet.
Die zweite Formel wird oft als GOST bezeichnet, da sie in GOST R 54945-2012 angegeben ist.
Die Formel sieht beängstigend aus, aber in Wirklichkeit ist alles einfacher:
Der mit dieser Formel berechnete Welligkeitsfaktor kann Werte größer 100 % annehmen. Dies geschieht, wenn das Licht nicht nur vollständig erloschen ist, sondern die Zeit der Dunkelheit länger ist als die Zeit des Lichts.
Verschiedene Instrumente, die den Welligkeitskoeffizienten messen, berechnen ihn mit unterschiedlichen Formeln. Luxmeter-Pulsemeter-Helligkeitsmesser "Lupin" (https://ammo1.livejournal.com/621744.html) verwendet die GOST-Formel, UPRtek MK350D-Spektrometer (https://ammo1.livejournal.com/783394.html) verwendet eine vereinfachte Formel. Im Lamptest-Projekt messe ich die Welligkeit mit einem UPRtek MK350D, sodass die Lampenwelligkeitswerte 100% nicht überschreiten. Ich habe aus zwei Gründen zu einer vereinfachten Formel gewechselt: Viele Leute waren von einer Welligkeit von mehr als 100 % überrascht und dachten das Irgendwas stimmt mit den Messungen nicht, außerdem ist es im Großen und Ganzen egal, ob die Welligkeit 90, 100 oder 146 % beträgt. In all diesen Fällen ist das Licht schlecht und sollte nicht verwendet werden.
Es wird angenommen, dass eine Welligkeit mit einer Frequenz von mehr als 300 Hz eine Person in keiner Weise beeinflusst, und in vielen Geräten gibt es eine Filterung, die die Fixierung einer Pulsation mit einer höheren Frequenz ausschließt.
Chancen
Ein beliebter Welligkeitsmesser zeigt zwei Welligkeitskoeffizienten gleichzeitig auf dem Bildschirm an: Kp1 - GOST-Formel, Kp2 - eine vereinfachte Formel.
Im unteren Teil des Bildschirms wird die Helligkeitswellenform im gesamten Bereich angezeigt, im oberen Teil - eine vergrößerte Wellenform nur der Welligkeit selbst (falls vorhanden). Der Helligkeits-Mindestwert für die obere Wellenform wird rechts darunter angezeigt.
Unter der oberen Wellenform wird ein farbiger Balken angezeigt. Wenn es grün ist, sind die Wellen gering und das Licht ist sicher, Gelb zeigt eine leichte Welligkeit an, die visuell nicht wahrnehmbar ist. Orange Farbe - Welligkeit, optisch wahrnehmbar. Rote Farbe - starke sichtbare Welligkeit.
Zusätzlich werden drei Optionen angezeigt:
Emax - aktuelle maximale Lichthelligkeit in konventionellen Einheiten;
Emin - aktuelle Mindesthelligkeit;
Eenv - ADC Hintergrundlicht und Geräuschpegel.
Die untere Wellenform hat eine blaue horizontale Linie, die Eenv entspricht. Die roten Punkte zeigen die Kontur des Oszillogramms mit Glättung (Softwarefilterung).
Die Hintergrundbeleuchtung wird beim Einschalten des Geräts gemessen, wenn die Meldung „Autokalibrierung“ auf dem Bildschirm angezeigt wird. Zum Neukalibrieren schalten Sie das Instrument einfach aus und wieder ein. Die genauesten Messungen werden bei Messungen in völliger Dunkelheit erzielt, aber die Ergebnisse sind bei normaler Beleuchtung ziemlich genau.
Das Gerät arbeitet im Beleuchtungsbereich ~100-2000 lx. Reicht das Licht für eine genaue Messung nicht aus, wird „Low Light“ angezeigt, ist das Licht zu hell, wird „Over Light“ angezeigt.
Stellen Sie das Gerät beim Messen so weit von der Lichtquelle entfernt auf, dass keine dieser Meldungen auf dem Bildschirm angezeigt werden. Es ist besser, wenn der Wert von Emax größer als 500 ist.
Der Bildschirm zeigt Oszillogramme für 40 ms an. Bei den meisten Lampen hat die Pulsation eine Frequenz von 100 Hz, während auf dem Bildschirm vier Wellen sichtbar sind. Wenn der Puls eine höhere Frequenz hat, ist die Anzahl der Wellen auf dem Bildschirm größer. Die maximale Frequenz, die das Gerät "sieht", beträgt ~ 800 Hz. Eine Filterung nach Pulsfrequenz findet im Gerät nicht statt.
Zubehör
Alle Hauptkomponenten können bei Aliexpress von einem vertrauenswürdigen Verkäufer gekauft werden. Wir brauchen:
1. Lichtsensor TEMT6000.
2. Mikrocontroller NodeMCU (wir wählen die zweite Option Nodemcu-CH340).
3. Bildschirm TFT 1,77". Kann genommen werden TFT 1,8" (Der Bildschirm selbst ist dort genau gleich, einschließlich der Größe, der Unterschied liegt im SD-Kartensteckplatz auf der Rückseite und dass 1,8 Stifte unter dem Bildschirm und 1,77 Stifte über dem Bildschirm hat). 1,77" ist besser, da das Modul aufgrund des fehlenden SD-Slots dünner ist.
4. Drähte mit Dupont-Anschlüssen (Wählen Sie die erste Option 10C Female TO Female). Natürlich können Sie keine Drähte mit Steckern verwenden, sondern einfach alles mit gewöhnlichen Drähten verlöten. In jedem Fall müssen Sie löten - der Lichtsensor wird mit einem ungelöteten Stecker geliefert, der separat in einer Tasche liegt).
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Übrig bleiben ein Schalter, ein Gehäuse, ein Krona-Akkuanschluss und der Akku selbst.
Sie können jeden Schalter verwenden, wie auf dem Foto, I hier bestellt.
Aus einer alten Batterie dieses Typs ist der Krona-Batteriestecker herausgerissen. Die Batterie kann sowohl alkalisch (Alkaline) als auch mit Kochsalzlösung verwendet werden (sie reicht für zwei Stunden Dauerbetrieb). Übrigens, wenn der Platz im Koffer überhaupt nicht ausreicht, können Sie die Kron-Alkaline-Batterie zerlegen, sechs in Reihe geschaltete AAAA-Batterien daraus entfernen und sie nach Belieben im Koffer anordnen.
Um kein Fenster für den Bildschirm auszuschneiden, greift man besser zu einem Gehäuse aus durchsichtigem Kunststoff. Ich benutzte als Rumpf"Organizer für Kleinigkeiten "Every day" 125x75x30 mm", gekauft in Auchan für 30 Rubel. Geeignet sind auch Schachteln aus Kinderohrstäbchen, aus Zahnstocherhalterungen. Sie können auch Schuhschwämme mit einer transparenten Hälfte verwenden, aber sie haben einen sehr dünnen Kunststoff, der leicht bricht.
Firmware
Die Firmware für das Gerät wurde völlig uneigennützig von Stanislav Gritsinov erstellt, wofür vielen Dank an ihn!
Archiv herunterladen https://ammo1.ru/aa/pic22a/Lamptest_Flicker.rar und in einen beliebigen Ordner extrahieren. Es gibt zwei Dateien im Archiv - Firmware und ESP8266Flasher-Programm.
Verbinden Sie die NodeMCU-Platine mit dem Computer (es ist nicht erforderlich, den Sensor und den Bildschirm mit der Platine zu verbinden). Installieren Sie bei Bedarf den CH340-Treiber. Auf dem Computer sollte ein neuer COM-Anschluss angezeigt werden.
Starten Sie ESP8266Flasher, wählen Sie den angezeigten COM-Port aus, klicken Sie auf Config, klicken Sie auf das oberste Zahnrad, wählen Sie Firmware-Datei (LAMP_PULSE_TEMT6000_15_2_ST7735_4_1_ESP_18_filter_1.ino.nodemcu.bin), klicken Sie auf Betrieb, klicken Sie auf Blitz. Der Firmware-Prozess beginnt, was etwa 30 Sekunden dauern wird. Wenn unten ein grünes Häkchen erscheint, kann das Board ausgeschaltet werden.
Für diejenigen, die es bequemer haben, das Gerät über die Arduino IDE zu flashen, und diejenigen, die die Funktionsweise des Programms studieren und möglicherweise verbessern möchten, veröffentliche ich die Skizze: https://ammo1.ru/aa/pic22a/LAMP_PULSE_TEMT6000_15_2_ST7735_4_1_ESP_18_filter_1.ino.
Montage
Sensoranschluss:
OUT(S)-A0
VCC (V) - 3 V (jeder der drei Pins)
GND (G) - G (vorzugsweise neben A0)
Batterieanschluss:
+ - Fahrgestellnummer (über Schalter)
- - G (vorzugsweise neben der Fahrgestellnummer)
Bildschirmanschluss:
Bildschirm 1,77"
1 GND-G
2 VCC - 3 V
3SCK-D5
4 SDA-D7
5 RES - 3V (kann an D6 angeschlossen werden)
6RS-D1
7CS-D2
8 LEDA - 3V
Bildschirm 1,8"
LED-3V
SCK-D5
SDA-D7
A0 - D1
RESET - 3V (kann an D6 angeschlossen werden)
CS-D2
GND-G
VCC - 3V
Der Bildschirm wird von innen mit Heißkleber auf das transparente Gehäuse geklebt. Es ist wichtig, oben und unten nicht zu verwechseln (1,77-Zoll-Kontakte oben, 1,8-Zoll-Kontakte unten). Der Sensor wird mit dem gleichen Heißkleber an das Ende des Gehäuses geklebt.
Lieber alles erst zusammenbauen und in Betrieb nehmen, also schon in den Koffer legen.
Ernährung
Die einfachste Option ist die batteriebetriebene "Krona". Auf eine eingebaute Stromversorgung kann man generell verzichten und das Gerät über den MicroUSB-Anschluss an jede Stromquelle mit USB-Ausgang oder Powerbank anschließen. Sie können eine oder zwei AA/AA-Batterien und einen Aufwärtswandler verwenden. Es macht keinen Sinn, Akkubetrieb zu machen, da das Gerät wahrscheinlich nicht sehr oft verwendet wird.
Sensor
Die Verwendung des TEMT6000 ist nicht erforderlich. Es werden OPT101-Sensoren angeboten, bei denen Sie die Empfindlichkeit ändern können, indem Sie den Wert des Shunt-Widerstands ändern. Sie können sogar kleine Sonnenkollektoren von Spielzeug als Sensor verwenden (die Messgenauigkeit ist geringer, aber das Fehlen von Pulsationen und Pulsationen unter 100% ist perfekt sichtbar).
Probleme
Die Reaktion des TEMT6000-Sensors ist nicht vollständig linear. Ich habe sogar darüber nachgedacht, eine Tabelle mit Umrechnungsfaktoren zu erstellen, aber es stellte sich heraus, dass die Messwerte des Geräts bereits ziemlich genau sind. (Im Großen und Ganzen ist die Welligkeit von 30% oder 35% nicht sehr wichtig, Hauptsache, Sie können sehen, wann die Welligkeit weniger als 1% oder mehr beträgt 90%).
Ich hatte vor, eine schöne Schnittstelle mit einer großen Anzahl von Ripple-Werten zu erstellen. Dies ist das Layout, das gezeichnet wurde.
Leider ist Stanislav aufgrund der aktuellen Ereignisse in einem anderen Land gelandet und es ist nicht bekannt, wann er in der Lage sein wird und ob er in die Entwicklung zurückkehren kann. Wenn einer von Ihnen sich verpflichtet, die Schnittstelle zu vervollständigen, wird es sehr cool sein. Vielleicht mache ich es selbst, wenn ich alle angesammelten Fälle wiederhole.
Ist es möglich, ein fertiges Gerät zu kaufen
Ich habe kein Ziel, mit dem Gerät Geld zu verdienen. Ich habe dieses Projekt zum Wohle der Allgemeinheit ins Leben gerufen. Jetzt existiert das Gerät in zwei Exemplaren (eines im Gehäuse, das zweite nur in Form einer Steckplatine). Es gibt eine Person, die bereit ist, sie zu sammeln. Welchen Preis sind Sie bereit für ein Gerät im gleichen Gehäuse wie auf dem Titelfoto zu zahlen?
Wenn es Leute oder Firmen gibt, die das Gerät veröffentlichen wollen, bin ich nicht dagegen. Wenn sie es für notwendig halten, einen Prozentsatz für die Entwicklung von Lamptest abzuziehen, ist das in Ordnung, aber ich verlange nichts.
Ich weiß, dass viele Teile gekauft haben, werden das Gerät dieses Wochenende zusammenbauen und in Betrieb nehmen. Ich bitte euch, ein Foto von euren Geräten zu machen und ein Foto hier in den Kommentaren oder im Telegram @ammochat zu posten. Ich werde mich sehr freuen und ich werde wissen, dass dies alles nicht umsonst ist.
Frieden für alle!
© 2022, Alexei Nadezhin
Seit zwölf Jahren schreibe ich über Technik, Rabatte, interessante Orte und Events. Lesen Sie meine Blog-Site ammo1.ru, in Lernen, Zen, Mirtesen, Telegramm.
Meine Projekte:
lampentest.ru. Ich teste LED-Lampen und helfe Ihnen herauszufinden, welche gut und welche nicht so gut sind.
Elerus.ru. Ich sammle Informationen über elektronische Haushaltsgeräte für den persönlichen Gebrauch und gebe sie weiter.
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