Пристрій для вимірювання складових оптичного випромінювання

Пристрій для вимірювання складових оптичного випромінювання, що містить блок фотоприй 3 ня об'єкта вбудованими джерелами випромінювання, що унеможливлює проведення досліджень об'єкта у вузькій смузі частот випромінювання та в умовах відсутності сонячного світла. Це звужує функціональні можливості пристрою-прототипу. Таким чином, недоліками прототипу є вузькі функціональні можливості й незручності при експлуатації. Задачею корисної моделі є розширення функціональних можливостей пристрою та підвищення зручності експлуатації. Це досягається за рахунок того, що у пристрої, що заявляється, створені наступні переваги: 1) можливість проведення досліджень при відсутності сонячного світла; 2) можливість дослідження оптичного випромінювання у вузьких смугах спектра; 3) відсутність необхідності калібрування приладу перед кожним виміром. Поставлена задача у пристрої для вимірювання складових оптичного випромінювання (див. Фіг.1) вирішується за рахунок того, що у пристрій для вимірювання складових оптичного випромінювання, що містить блок 1 фотоприймачів, з'єднаний із приймальним пристроєм 2, виходи якого підключені до відповідних входів аналогоцифрового перетворювача 3, мікроконтролер 4, входи якого пов'язані з відповідними виходами аналого-цифрового перетворювача 3 і блок індикації 5, входи якого підключені до відповідних виходів мікроконтролера 4 додатково уведені блок 6 випромінювачів і передавальний пристрій 7, входи блоку 6 з'єднані з відповідними виходами передавального пристрою 7, а входи останнього підключені до відповідних виходів мікроконтролера 4, причому керуючий вихід мікроконтролера 4 з'єднаний з керуючим входом приймального пристрою 2. Введені зміни розширюють функціональні можливості пристрою та підвищують зручність його експлуатації. Це досягається за рахунок створення нових можливостей: - проведення досліджень при відсутності сонячного світла за рахунок використання вбудованих нормованих джерел оптичного випромінювання; - дослідження випромінювання, відбитого від поверхні об'єкта який аналізується, у вузьких смугах спектра; - відсутність необхідності калібрування приладу перед кожним виміром. Таким чином, технічне рішення яке заявляється вирішує поставлену задачу. На Фіг.1 зображена функціональна схема пристрою для вимірювання складових оптичного випромінювання, де 1 - блок фотоприймачів, 2 приймальний пристрій, 3 - аналого-цифровий перетворювач, 4 мікроконтролер, 5 - блок індикації, 6 - блок випромінювачів, 7 - передавальний пристрій, 8 - досліджуваний об'єкт. На Фіг.2 зображений зовнішній вигляд макета пристрою для вимірювання складових оптичного випромінювання. Приклад 1 Як приклад конкретного виконання пристрою для вимірювання складових оптичного випромінювання розглянемо макет пристрою призначеного 57506 4 для підбора кольорів лакофарбових покриттів, виготовлений авторами корисної моделі, його зовнішній вигляд зображений на Фіг.2. Пристрій містить три вимірювальні канали, що відповідають червоній, синій та зеленій складовим відбитого від лакофарбового покриття оптичного випромінювання. Блок 1 (див. Фіг.1) фотоприймачів, реалізований з використанням 3-х фототранзисторів L932P3C перетворює світло, відбите від досліджуваного об'єкта 8 у електричний сигнал. Виходи блоку 1 з'єднані із входами приймального пристрою 2, виконаного на основі мікросхем МСР6033 і транзисторів SI1012. Виходи приймального пристрою 2 з'єднані з відповідними входами аналогоцифрового перетворювача 3, що входить до складу мікросхеми C8051F340-GQ, на основі якої реалізований мікроконтролер 4. До складу блоку 4 входить також мікросхема пам'яті AT26F321-SU, у якій зберігається робоча програма. До складу аналого-цифрового перетворювача 3 та мікроконтролера 4 входять так само мікросхеми 74LVC4245, які є буферними елементами для зв'язку із блоком 5 індикації, приймальням пристроєм 2 та передавальним пристроєм 7. Передавальний пристрій 7 реалізований з використанням мікросхем LMC6482, МСР6033. Виходи блоку 7 з'єднані із входами блоку 6 випромінювачів до складу, якого входить світлодіодна RGB збірка JNL-18602YB-A, до складу якої входить три випромінювача - красного, зеленого та синього кольорів. Блок 5 індикації виконаний на основі рідкокристалічного індикатора типу BC1602AGPLCH. Пристрій працює в такий спосіб. При включенні живлення починають працювати всі блоки пристрою. Мікроконтролер 4 подає сигнал на передавальний пристрій 7. Цей сигнал перетворюється у передавальному пристрої 7 у сигнал керування випромінювачами блоку 6. Цикл виміру починається з надходження сигналу, що відповідає збудженню першого, наприклад червоного, випромінювача блоку 6, на вхід передавального пристрою 7. У передавальному пристрої 7 цей сигнал перетворюється та надходить на входи блоку 6 випромінювачів. У блоці 6 збуджується перший, червоний, випромінювач. Світло від випромінювача є нормованим і не залежить від зовнішніх умов. Світло попадає на досліджуваний об'єкт 8, відбивається від нього й попадає на фотоприймачі блоку 1. Відразу після збудження випромінювача мікроконтролер 4 подає сигнал дозволу на керуючий вхід приймального пристрою 2. У результаті цього в пристрої 2 починається почергове опитування фотоприймачів блоку 1 і передача інформації на входи аналого-цифрового перетворювача 3, з виходів якого цифровий сигнал надходить на мікроконтролер 4 де він обробляється по спеціальній програмі. На цьому перший цикл виміру закінчується. Другий та наступний цикли відрізняються тільки тим, що в кожному з них збуджується "свій" випромінювач відповідного кольору, номер якого дорівнює номеру циклу. Кількість циклів виміру дорівнює кількості випромінювачів блоку 6, а саме - 3. Результати виміру кожного циклу обробляються мікроконтролером 4 та виводяться на пристрій 5 індикації в узагальненій формі. За результатами виміру RGB 5 складових відбитого від пофарбованої поверхні оптичного випромінювання складається цифровий образ, що порівнюється з образами, що зберігаються в пам'яті пристрою. За результатами порівняння робиться висновок про необхідність використання того або іншого лакофарбового покриття для фарбування деталі яка ремонтується. У даному пристрої забезпечена можливість проведення досліджень відбиваючих властивостей об'єкта в червоному, синьому та зеленому діапазонах випромінювання. Це дозволяє з високою точністю у реальному масштабі часу визначати відносні величини RGB складових кольору лакофарбових покриттів. У розглянутому пристрої відсутня необхідність проводити калібрування перед кожним виміром, тому що в ньому використовуються внутрішні нормовані джерела світла блока 6 випромінювачів, що робить процес виміру незалежним від метеорологічних умов і висоти сонця над обрієм. Приклад 2 Як другий приклад конкретного виконання пристрою для вимірювання складових оптичного випромінювання розглянемо макет пристрою, призначеного для визначення індивідуальної чутливості шкіри людини до електромагнітного випромінювання, виготовлений авторами корисної моделі. Для проведення такого виміру враховуються не тільки видимі складові відбитого від шкіри людини випромінювання, але й невидиму інфрачервону складову. Зовнішній вигляд макету зображений на Фіг.2. Пристрій містить чотири вимірювальні канали - три для вимірювання RGB складових відбитого від шкіри людини світла й один для вимірювання інфрачервоної складової відбитого від шкіри випромінювання. Блок 1 (див. Фіг.1) фотоприймачів, реалізований з використанням 4-х фототранзисторів L-932P3C перетворює світло, відбите від досліджуваного об'єкта 8 в електричний сигнал. Виходи блоку 1 з'єднані із входами приймального пристрою 2, виконаного на основі мікросхем МСР6033 та транзисторів SI1012. Виходи приймального пристрою 2 з'єднані з відповідними входами аналого-цифрового перетворювача 3, що входить до складу мікросхеми C8051F340-GQ, на основі якої реалізований мікроконтролер 4. До складу блоку 4 входить також мікросхема пам'яті AT26F321-SU, у якій зберігається робоча програма. До складу аналого-цифрового перетворювача 3 та мікроконтролера 4 входять так само мікросхеми 74LVC4245, які є буферними елементами для зв'язку із блоком 5 індикації, приймальним пристроєм 2 і передавальним пристроєм 7. Передавальний пристрій 7 реалізований з використанням мікросхем LMC6482, МСР6033. Виходи блоку 7 з'єднані із входами блоку 6 випромінювачів до складу, якого входить світлодіодна RGB збірка JNL-18602YB-A, а також інфрачервоний світлодіод L-934F3C. Блок 5 індикації виконаний на основі рідкокристалічного індикатора типу BC1602AGPLCH. 57506 6 Пристрій працює у такий спосіб. При включенні живлення починають працювати всі блоки пристрою. Мікроконтролер 4 подає сигнал на передавальний пристрій 7. Цей сигнал перетворюється в пристрої 7 у сигнал керування випромінювачами блоку 6. Цикл виміру починається з надходження сигналу, що відповідає збудженню першого, наприклад червоного, випромінювача блоку 6, на вхід пристрою 7. У пристрої 7 цей сигнал перетворюється та надходить на входи блоку 6 випромінювачів. У блоці 6 збуджується перший, червоний, випромінювач. Світло від випромінювача є нормованим і не залежить від зовнішніх умов. Світло попадає на досліджувану ділянку 8 шкіри людини, відбивається від нього та потрапляє на фотоприймачі блоку 1. Відразу після збудження випромінювача мікроконтролер 4 подає сигнал дозволу на керуючий вхід приймального пристрою 2. У результаті цього у пристрої 2 починається почергове опитування фотоприймачів блоку 1 та передача інформації на входи аналого-цифрового перетворювача 3, з виходів якого цифровий сигнал надходить на мікроконтролер 4, де він обробляється по спеціальній програмі. На цьому перший цикл виміру закінчується. Другий та наступні цикли відрізняються тільки тим, що в кожному з них збуджується "свій" випромінювач відповідного кольору (або невидимий інфрачервоний), номер якого дорівнює номеру циклу. Кількість циклів виміру дорівнює кількості випромінювачів блоку 6, а саме - 4. Результати виміру кожного циклу обробляються мікроконтролером 4 та виводяться на пристрій 5 індикації в узагальненій формі. За результатами виміру складових відбитого від шкіри людини оптичного випромінювання складається цифровий образ, що порівнюється з образами, що зберігаються в пам'яті пристрою. За результатами порівняння робиться висновок про чутливість досліджуваної ділянки шкіри людини до електромагнітного випромінювання. У даному пристрої забезпечена можливість проведення досліджень відбитого від шкіри людини випромінювання у червоному, синьому, зеленому та інфрачервоному діапазонах. Це дозволяє з високою точністю в реальному масштабі часу визначати відносні величини RGB та інфрачервоної складових відбитого від шкіри людини оптичного випромінювання та на підставі отриманих даних визначати ступінь чутливості шкіри людини до електромагнітного випромінювання. У розглянутому пристрої відсутня необхідність проводити калібрування перед кожним виміром, тому що в ньому використовуються внутрішні нормовані джерела світла, що робить процес виміру незалежним від метеорологічних умов і висоти сонця над обрієм. Таким чином, технічне рішення, що заявляється вирішує поставлену задачу. Наведені приклади підтверджує досягнення позитивного ефекту й можливість технічної реалізації пристрою, що заявляється на основі сучасної елементної бази. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 57506 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601