專利名稱：便攜式usb光功率計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光功率測(cè)量范圍，涉及光功率計(jì)，特別涉及一種便攜式USB光功率計(jì)。
背景技術(shù)：
在科研工作和工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對(duì)光信號(hào)的功率進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)。大多數(shù)情況下，光功率的數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化，數(shù)據(jù)量極大，因此需要在計(jì)算機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和分析。 然而，目前市場(chǎng)上的光功率計(jì)都沒(méi)有直接與計(jì)算機(jī)連接的功能，不能將測(cè)得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，需要使用者將顯示在光功率計(jì)面板上的數(shù)據(jù)手動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)，從而帶來(lái)極大的不便。由于沒(méi)有利用計(jì)算機(jī)的相關(guān)功能，目前的光功率計(jì)往往芯片多，體積大，價(jià)格昂貴，因而對(duì)光功率計(jì)的使用帶來(lái)了限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式USB光功率計(jì)，通過(guò)USB技術(shù)與計(jì)算機(jī)連接，可以將數(shù)據(jù)直接儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中，具有量程廣、波長(zhǎng)范圍大的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是便攜式USB光功率計(jì)，包括光探測(cè)器1，光探測(cè)器1將探測(cè)到光信號(hào)的功率轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，然后經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路2后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，再經(jīng)過(guò)電壓放大電路3放大后輸入單片機(jī)4變?yōu)閿?shù)字量，通過(guò)USB接口電路5將所述數(shù)字量輸入到計(jì)算機(jī)。所述光探測(cè)器1為光電二極管。所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路2為光電二極管下拉的電位器。所述電壓放大電路3采用運(yùn)算放大器四級(jí)級(jí)聯(lián)。所述運(yùn)算放大器為L(zhǎng)M358。所述的單片機(jī)4為STC12C5A60S2，其Pl. 0腳連接電壓放大電路3的第一級(jí)輸出， Pl. 1腳連接電壓放大電路3的第二級(jí)輸出，Pl. 2腳連接電壓放大電路3的第三級(jí)輸出， Pl. 3腳連接電壓放大電路3的第四級(jí)輸出。所述的USB接口電路5為USB接口器件PDIUSBD12，其AO腳連接單片機(jī) 4STC12C5A60S2 的 P3. 4 腳，RD_N 腳連接單片機(jī) 4STC12C5A60S2 的 P3. 7 腳，WR_N 腳連接單片機(jī) 4STC12C5A60S2 的 P3. 6 腳。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1)使用USB通訊技術(shù)，將光功率計(jì)和計(jì)算機(jī)連接，可以在計(jì)算機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和處理，極大地方便了用戶的使用。2)使用USB通訊技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而減少了光功率計(jì)的芯片數(shù)量，從而大大降低了成本，增加了系統(tǒng)的可靠性。3)利用單片機(jī)選擇不同的放大倍率，極大地?cái)U(kuò)展了光功率計(jì)的測(cè)量范圍。
3
4)采用計(jì)算機(jī)，可以在配套軟件中存入不同的電壓光功率轉(zhuǎn)換公式，適合不同用戶的使用，擴(kuò)展了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。使用電位器，方便使用者進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)節(jié)。5)體積小，重量輕，便于攜帶。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。圖2為本發(fā)明光探測(cè)器、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓放大電路的連接電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳盡的說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明為便攜式USB光功率計(jì)，包括光探測(cè)器1，光探測(cè)器1為光電二極管D1，光電二極管Dl將探測(cè)到光信號(hào)的功率轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，然后經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路2后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，電流/電壓轉(zhuǎn)換電路2為光電二極管Dl下拉的電位器RPl，再經(jīng)過(guò)電壓放大電路3放大后輸入單片機(jī)4變?yōu)閿?shù)字量，電壓放大電路3采用運(yùn)算放大器四級(jí)級(jí)聯(lián)，然后通過(guò)USB接口電路5將所述數(shù)字量輸入到計(jì)算機(jī)。具體連接為光電二極管Dl的負(fù)極接電源，正極與電位器RPl連接，電位器RPl的另一端接地，光電二極管Dl的正極通過(guò)第一電阻Rl連接第一運(yùn)算放大器Ul的第一同相輸入端，第一運(yùn)算放大器Ul的第一輸出端ADCO通過(guò)第四電阻R4連接到第一運(yùn)算放大器Ul 的第二同相輸入端，第一運(yùn)算放大器Ul的第一輸出端ADCO連接第二電阻R2，第二電阻R2 的另一端連接第一運(yùn)算放大器Ul的第一反相輸入端，第一運(yùn)算放大器Ul的第一反相輸入端還通過(guò)第三電阻R3接地，第一運(yùn)算放大器Ul的第二輸出端ADCl通過(guò)第七電阻R7連接到第二運(yùn)算放大器U2的第一同相輸入端，第一運(yùn)算放大器Ul的第二輸出端ADCl連接第五電阻R5，第五電阻R5的另一端連接第一運(yùn)算放大器Ul的第二反相輸入端，第一運(yùn)算放大器Ul的第二反相輸入端還通過(guò)第六電阻R6接地，第二運(yùn)算放大器U2的第一輸出端ADC2 通過(guò)第十電阻RlO連接到第二運(yùn)算放大器U2的第二同相輸入端，第二運(yùn)算放大器U2的第一輸出端ADC2連接第八電阻R8，第八電阻R8的另一端連接第二運(yùn)算放大器U2的第一反相輸入端，第二運(yùn)算放大器U2的第一反相輸入端還通過(guò)第九電阻R9接地，第二運(yùn)算放大器 U2的第二輸出端ADC3連接第十一電阻R11，第十一電阻Rll的另一端連接第二運(yùn)算放大器 U2的第二反相輸入端，第二運(yùn)算放大器U2的第二反相輸入端還通過(guò)第十二電阻R12接地， 所述第一運(yùn)算放大器Ul和第二運(yùn)算放大器U2都選用LM358。單片機(jī)4選用STC12C5A60S2，其P1.0腳連接第一運(yùn)算放大器Ul的第一輸出端 ADC0，P1. 1腳連接第一運(yùn)算放大器Ul的第二輸出端ADC1，Pl. 2腳連接第二運(yùn)算放大器U2 的第一輸出端ADC2，Pl. 3腳連接第二運(yùn)算放大器U2的第二輸出端ADC3，即分別連接電壓放大電路3的四級(jí)輸出。所述的USB接口電路5為USB接口器件PDIUSBD12，其AO腳連接單片機(jī) 4STC12C5A60S2 的 P3. 4 腳，RD_N 腳連接單片機(jī) 4STC12C5A60S2 的 P3. 7 腳，WR_N 腳連接單片機(jī) 4STC12C5A60S2 的 P3. 6 腳。工作時(shí)，本發(fā)明直接采用USB接口電路5供給的+5V電壓，無(wú)需外界電源，光電二極管Dl在+5V反向電壓下工作，提供與光強(qiáng)成正比的光電流。由于輸入后續(xù)放大電路的電流可近似為0，可認(rèn)為流經(jīng)電位器RPl的電流與流經(jīng)光電二極管Dl的電流相等，從而得到輸出與光強(qiáng)成正比的輸出電壓。采用上述的運(yùn)算放大器LM358四級(jí)級(jí)聯(lián)后，通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的電阻值，分別將輸入電壓放大1倍，10倍，100倍，1000倍。單片機(jī)STC12C5A60S2的四個(gè)模擬輸入口分別接受四路輸入信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。按照放大倍率從高到低的順序依次掃描數(shù)字量，找出第一個(gè)小于運(yùn)放飽和電壓的值，除以對(duì)應(yīng)的放大倍率，即得到了光探測(cè)器的輸出電壓。然后，單片機(jī)STC12C5A60S2與 USB接口通訊，將處理后的電壓值輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)配套軟件中存有的電壓與光功率的轉(zhuǎn)換公式，計(jì)算輸入的電壓值，從而得到光功率值。用光滑曲線將各時(shí)間點(diǎn)的光功率值連接起來(lái)，可以繪制光功率隨時(shí)間變化的曲線。調(diào)用計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，可以把光功率數(shù)據(jù)與繪制的曲線儲(chǔ)存起來(lái)。
權(quán)利要求
1.便攜式USB光功率計(jì)，包括光探測(cè)器(1)，其特征在于，光探測(cè)器(1)將探測(cè)到光信號(hào)的功率轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，然后經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路( 后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，再經(jīng)過(guò)電壓放大電路C3)放大后輸入單片機(jī)(4)變?yōu)閿?shù)字量，通過(guò)USB接口電路( 將所述數(shù)字量輸入到計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式USB光功率計(jì)，其特征在于，所述光探測(cè)器(1)為光電二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式USB光功率計(jì)，其特征在于，所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路(2)為光電二極管下拉的電位器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式USB光功率計(jì)，其特征在于，所述電壓放大電路(3)采用運(yùn)算放大器四級(jí)級(jí)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式USB光功率計(jì)，其特征在于，所述運(yùn)算放大器為 LM358。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式USB光功率計(jì)，其特征在于，所述的單片機(jī)(4)為 STC12C5A60S2，其P1.0腳連接電壓放大電路(3)的第一級(jí)輸出，Pl. 1腳連接電壓放大電路(3)的第二級(jí)輸出，Pl.2腳連接電壓放大電路(3)的第三級(jí)輸出，Pl. 3腳連接電壓放大電路(3)的第四級(jí)輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式USB光功率計(jì)，其特征在于，所述單片機(jī)(4)為 STC12C5A60S2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式USB光功率計(jì)，其特征在于，所述的USB接口電路(5) 為USB接口器件PDIUSBD12，其AO腳連接單片機(jī)(4) STC12C5A60S2的P3. 4腳，RD_N腳連接單片機(jī)(4) STC12C5A60S2 的 P3. 7 腳，WR_N 腳連接單片機(jī)(4) STC12C5A60S2 的 P3. 6 腳。
全文摘要
本發(fā)明屬于光功率測(cè)量范圍，為一種便攜式USB光功率計(jì)，包括光探測(cè)器，光探測(cè)器將探測(cè)到光信號(hào)的功率轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，然后經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路后轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，再經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大后輸入單片機(jī)變?yōu)閿?shù)字量，通過(guò)USB接口電路將所述數(shù)字量輸入到計(jì)算機(jī)，本發(fā)明的光功率計(jì)通過(guò)USB技術(shù)與計(jì)算機(jī)連接，可以將數(shù)據(jù)直接儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中，具有量程廣、波長(zhǎng)范圍大的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01J1/44GK102252752SQ201110113348
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者劉倚瑞, 朱昊, 蔡暻煊 申請(qǐng)人:清華大學(xué)