Анализатор яркости Lamptest-1

    В нашем мире, в котором казалось-бы всё давно изобретено и всё производится, я постоянно сталкиваюсь с тем, что мне не хватает различных устройств, которые совсем несложно сделать, но почему-то никто не делает. Так, я не встречал ни одного люксметра, который умел бы показывать изменение яркости в процентах от начального значения. Пришлось осваивать Arduino и делать самому.

    Прибор Lamptest-1 в текущей версии v2.2 умеет следующее:

    — измерение уровня освещённости в люксах;
    — отображение запомненной и текущей освещённости и отличия между ними в процентах;
    — отображение времени от момента запоминания освещённости;
    — передача уровня освещённости на компьютер с возможностью построения графиков в Excel;
    — измерение светового потока путём сравнения с эталоном.


    В приборе используется цифровой датчик TSL2561 с двумя фотодиодами — один «видит» в широком спектре, второй в инфракрасном. Разность между значениями, выдаваемыми двумя датчиками, даёт уровень освещённости в видимом спектре.


    При включении прибора измеряется и запоминается уровень освещённости — он отображается в начале второй строки экрана. В начале первой строки экрана отображается текущий уровень освещённости, в центре — отличие в процентах текущего уровня от запомненного. В конце первой строки отображается время от момента запоминания начального уровня освещённости.


    При нажатии первой кнопки запоминается текущий уровень освещённости и таймер начинает новый отсчёт.

    Каждые десять секунд текущее значение таймера и текущий уровень освещённости передаются в компьютер. Их можно смотреть в терминале Arduino.


    Данные можно импортировать в Excel для построения графиков изменения освещённости. К примеру, вот так выглядит падение яркости светодиодной лампы в течение 30 минут после включения.


    Разумеется, прибор может работать и автономно от компьютера — достаточно подключить его кабель к любой USB-зарядке.

    Вторая функция прибора — измерение светового потока. Для калибровки понадобится эталонная лампа с известным световым потоком и цветовой температурой, приблизительно такой же, как у испытываемой лампы.

    В простейшем случае можно установить сначала эталонную, а потом испытываемую лампу в светильник с круглым матовым плафоном, разместить датчик прибора на фиксированном расстоянии от светильника и произвести измерения в темноте.


    Более «продвинутый» вариант — использование какого-либо интегрирующего объёма, позволяющего «собрать» весь свет лампы. Для профессиональных измерений используются большие интегрирующие сферы, в нашем случае хватит фанерного кубика 25x25x25 см, покрашенного изнутри белой водоэмульсионкой.


    Перед датчиком установлена шторка, препятствующая попаданию прямого света от лампы (бумажка работает светофильтром, чтобы датчик не перегружался от света ярких ламп).


    После установки и прогрева эталонной лампы нужно нажать вторую кнопку и на экране появится значение светового потока 600 лм, которое можно скорректировать кнопками «вверх» и «вниз» в соответствии с реальным световым потоком эталонной лампы. Затем нажимается первая кнопка для запоминания эталонного значения.


    (знаю-знаю, что в английском нет такого слова и должно быть reference, исправлю в новой прошивке :)

    Теперь в центре второй строки прибор показывает световой поток испытываемой лампы.


    Arduino Uno R3 в комплекте с платой LCD Keypad Shield — готовый микрокомпьютер с экраном, клавиатурой и USB-портом, поэтому на этом комплекте очень удобно конструировать различные простые приборы. Удивительно, но на всём Aliexpress нет корпусов для такой связки, хотя полно корпусов для одной платы Arduino. Так что акриловый корпус тоже пришлось конструировать самостоятельно.


    Сейчас существует пять экземпляров Lamptest-1 (два из них в кубиках). Я подумал, что возможно такой прибор нужен не только мне, и у меня есть возможность начать изготовление Lamptest-1 (в кубиках или без) на заказ.

    Lamptest-1, установленный в «кубике», вполне можно использовать для оценки светового потока любых ламп. Конечно, он не даст такой точности, как профессиональное оборудование, но в 10% точности (которые, кстати, заявляют все профессиональные лаборатории) уложится.

    В проекте Lamptest.ru я использую прибор Lamptest-1 для измерения минимального напряжения работы каждой лампы (прибор помогает отследить момент, когда лампа снижает яркость на 10%), кроме того прибор помогает анализировать изменение яркости ламп в процессе нагрева.

    © 2018, Алексей Надёжин
    LampTest 136,42
    Тестирование светодиодных ламп
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

    Зачем оно вам?
    Реклама
    Комментарии 38
    • 0
      Планируется ли добавить измерение коэффициента пульсаций? Хватит ли на то быстродействия датчика?

      На спрос же будет влиять стоимость. При невысокой цене будет смысл покупать такое в комплекте и не заморачиваться. При высокой — будет смысл сделать самостоятельно, не адронный коллайдер :)
      • +2
        Да, но на отдельном датчике. Этот медленный.
      • 0

        В ящик бы еще продув вкрутить, а к ардуинке — датчик температуры.
        Ящик достаточно маленький, а тесты можно проводить достаточно долго.
        Многие лампы ведь умирают/портятся от перегрева компонентов.


        Можно было бы отслеживать зависимость светимости от температуры, если она есть.

        • 0
          Светодиодные лампы не настолько греются, чтобы им в ящике было жарко. Более того, ведь существуют и маленькие герметичные светильники (например для бань).
          Что касается датчика температуры, не представляю, как это можно было бы осуществить — ну не прилеплять же его к каждой ламп заново!
          • 0

            Зависит от конструкции. Где-то хороший тепло-отвод, где-то нет.
            Ну и от мощности зависит.


            Насчет датчика — можно попробовать инфракрасный датчик использовать.
            Но его тогда нужно внутрь короба запихнуть. И как-то откалибровать.

            • 0
              Не получится — лампы разного размера, а и целиться нужно у разных ламп в разные места. Я просто использую тепловизор.
        • 0
          Главное — натыкать везде копирайтов :)
          • 0

            Строка Set ethalon чем-то этиловым попахивает по Фрейду :)


            Но: в даташитах качественных LED изделий сразу есть ИК-фотографии, а в приличных драйверах — тепловая защита, многоуровневая даже. Т.е. просеивать горы хлама (ламп) в надежде отыскать жемчуг может и интересно, но необязательно.
            Лишь одна-единственная лампадка на всём ламптесте имеет оценку 5 баллов (максимальную) и то в E14 цоколе, "огрызок" для холодильника.

            • 0
              «Set ethalon» тоже бросилось в гляза. Я бы написал «Set reference»
              • 0
                Так и написано уже в текущей версии.
            • 0
              Безусловно.
              Григоровича очень многие знают по фамилии, потому что его контора носила его имя, а не абстрактное MegaGameDevelopers.
              «Единственный брэнд который имеет смысл продвигать — это своё имя.»(с)
              Утверждение хоть и не бесспорное, но заслуживающее осмысления.
            • 0

              Не помешало бы добавить в таблицу на сайте параметр "падение освещенности в первые 30 минут работы". Сам недавно попался — поставил в кухню новые лампочки и долго думал — то ли у меня с глазами глюки, то ли действительно тускнеют с прогревом. В итоге переставил в ванную, там этот эффект не так заметен.

              • 0
                Или, наоборот, рост. Он характерен для люминисцентных ламп при выходе на рабочую температуру.
                • 0
                  Для этого нужно тратить как минимум полчаса на каждую лампу. У меня нет таких ресурсов.
                  • 0
                    Тогда эти измерения мягко говоря неполные. Т.к. кпд светодиодов сильно зависит от температуры.
                • 0
                  бумажка работает светофильтром, чтобы датчик не перегружался от света ярких ламп

                  Вот что мне нравится в подобного рода решениях — то что они просты, дёшевы и прекрасно работают.

                  Может быть немного оффтоп, но про лампочки в общем. Решил сделать лампу что-то типа
                  такой .
                  image
                  Возник вопрос- какую достаточно мощную лампу можно поместить в бутылку через горлышко, не отпиливая дно, и чтобы небыло перегрева (это если галогенку типа автомобильной применить). Почему-то ничего кроме светодиодной ленты на ум не приходит, может кто-нибудь что-нибудь подскжет?
                  • 0
                    Галогенку бытовую, можно сразу на 220В, только патрон керамический.
                    Если допускается касание бутылки руками — то только светодиод, ибо галогенка хорошо прогреет бутыль.
                    • 0
                      Любую G9 или G4.
                    • 0
                      Слово ethalon режет глаза. Если уж писать по-английски, то тут скорее reference
                      • 0
                        Так режет, что следующую строчку после фото не видно? ;)
                        • 0
                          Повесьте мне медаль «невнимательный читатель» :-)
                          Если честно, меня больше интересовали фотки и код.
                      • 0
                        Хаааа, интегральная сфера превращается… превращается в интегральный куб!
                        Жду, когда вы сделаете гониофотометр! )
                        • 0
                          Его начали делать год назад. Это была дипломная работа студента. Но студент был ленивый и так ничего хорошего и не сделал. Как диплом защитил не знаю. :)
                        • 0
                          Покрытие у вас слабовато, не по ламберу явно отражает, на тех сферах, с которыми я работал покрытие походило на хлопок с оооочень мелкими ворсинками, чем то на советские флисовые пеленки похоже.
                          • 0
                            А исходники будут? Я думал, что ардуинство на гиктаймсе без исходников = моветон :)
                            • 0
                              Предыдущую версию выкладывал в блоге. Наверное и эту можно было бы.
                            • 0
                              Алексей, а насколько хорошо скорегирован фотоприемник с V(λ)? Какой f1? Для измерения СИД это критически важно
                              • 0
                                К сожалению из этой фразы я хорошо понял только слово «Алексей». :)
                                • 0
                                  Алексей, :) прошу воспринимать это не как наезд, а как конструктивную критику. Но, дефакто получается, что Ваш прибор измеряет всего только разницу сигналов между датчиками. Даже разницу в создаваемой освещенности между двумя лампами на нем оценивать нельзя. Сейчас объясню почему:
                                  V(λ) о которой я спрашивал, это усредненная спектральная чувствительность человеческого глаза. Т.е. величина отклика зрительной системы в зависимости от длины волны падающего излучения. По-научному она называется относительная спектральная световая эффективность для дневного зрения (т.н кривая видности глаза)
                                  Фотометрия (к которой относится измерение освещенности и всех прочих параметров ламп, которые Вы исследуете) отличается от радиометрии (области физической оптики занимающейся измерением энергетических величин) тем, что все фотометрические единицы измеряются приемниками, имеющими относительную спектральную чувствительность максимально близкую к функции V(λ). Так сложилось исторически. Вкратце можно почитать тут:
                                  ru.wikipedia.org/wiki/Световая_величина
                                  Величина которая характеризует разницу между спектральной чувствительностью приемника и V(λ) в метрологии называется f1.
                                  В случае если мы имеем дело с лампами накаливания, т.е спектром без характерных изломов, Ваш подход можно использовать для ранжирования (меньше/больше) ламп по создаваемой освещенности, ну или очень грубо по световому потоку. Если же мы имеем дело с СИД то f1 становится критически важным, поскольку вносит наибольший вклад в погрешность прибора. Ваш приемник, я так понимаю, не коррегирован под V(λ). И, следовательно, не годится для измерения фотометрических величин. Подбирать светофильтры самому дело крайне муторное, так как, во-первых надо знать СЧ своего приемника, а во-вторых, они всегда составные. Т.е. надо найти несколько, как правило, специфических марок стекол. Наиболее простым решением было бы купить какой-нибуть простенький китайский люксметр или разжиться списанным советским.
                                  Если вкратце то вот так.

                                  • 0
                                    То есть движитесь Вы в правильном направлении, но еще есть над чем поработать :)
                                    • 0
                                      Всё не совсем так.
                                      Датчик TLS2561 как раз сделан так, чтобы максимально соответствовать человеческому зрению. Скорее всего он будет давать более близкие к нему величины, чем датчики из тех люксметров, которые Вы мне предлагаете найти.
                                      Однако, любые датчики на фотодиодах неидеальны и в профессиональном измерении светового потока всегда используют спектрометры, а не фотодиоды. Именно поэтому я говорю о точности измерения только в сравнении с эталоном с такой же цветовой температурой (у них будут похожие спектры и измерения будут точны).
                                      • 0
                                        Увы, нет. Не создан
                                        cdn-shop.adafruit.com/datasheets/TSL2561.pdf
                                        Посмотрите стр.8. же один максимум на 700 нм все обнуляет (т.е. это просто голый кремневый фотодиод) Плюс слишком большие хвосты в ИК и УФ. Именно поэтому датчики на люксметрах снабжают светофильтрами, что бы обрезать хвосты и подгонять спектральную чувствительность под V(λ). Сразу предупреждая Ваш ответ. Второй приемник с максимумом в ИК не сработает. Для этого нужно а-приори точно знать спектральное распределение источника и чувствительность приемников. Только в этом случае математически можно сделать пересчет в световые единицы.
                                        Насчет спектрометров Вы тоже не правы. Все, подчеркиваю, все Национальные эталоны световых величин всех промышленно развитых стран (США, Германия, РФ, да и у нас в Беларуси тоже) созданы на основе фотометров. И никто отказываться от этого не спешит. Достижения современной оптики позволяют создавать фотоприёмники с f1(отклонением от V(λ)) менее 1 %. Причем эти отклонения приходятся на самые хвосты. В основном в ближнем УФ.
                                        Так что я по прежнему считаю, что в Вашем случае наиболее бюджетным вариантом было бы воспользоваться приемником от люксметра.
                                • 0
                                  Пользуясь случаем хочу сказать спасибо за Ваш проект, пользуюсь результатами ваших тестов при покупке новых ламп.
                                  Имею одно замечание к этому черному ящику: судя по даташиту, который я нашёл здесь pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/203054/TAOS/TSL2561/+Q0_Q77VRvxybUUONCDY+/datasheet.pdf чувствительность датчика зависит от угла падения света, т.е. В идеале светодиоды датчика должны быть точно напротив центра лампы. Лампы же зачастую имеют разную длину? Мне кажется, необходимо иметь возможность как-то двигать датчик вверх-вниз, или я в чём-то не прав?
                                  • 0
                                    Как раз для того, чтобы свет был всегда отражённым, сделана шторка.
                                  • 0
                                    Думаю, использовать бумажку в качестве светофильтра опрометчиво, так как почти вся современная офисная бумага обрабатывается оптическими отбеливателями, которые флуоресцируют. То есть в зависимости от наличия пика в сине-фиолетовой области спектра (что типично для светодиодов), его амплитуды и длины волны могут быть получены совсем неверные данные относительно референсной лампы, которая может иметь совсем другой синий\фиолетовый пик или не иметь его вовсе (что особенно актуально потому как за референс часто берут лампу накаливания (галогенную или обычную)).
                                    Кстати, водоэмульсионные и прочие интерьерные краски тоже очень часто имеют в составе оптический отбеливатель, так что покрытие интегрирующего объёма прибора также может сыграть злую шутку при измерениях.
                                    • +1
                                      Спасибо за информацию.
                                      • 0
                                        А что использовать надо тогда?
                                        • 0
                                          Меня научили. Надо диафрагму использовать. То есть нечто непрозрачное с маленькой дыркой.

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                      Самое читаемое