帶rgb分析的可攜式色溫亮度計的製作方法

2023-06-20 11:46:26 1

專利名稱：帶rgb分析的可攜式色溫亮度計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種亮度計，更具體地涉及一種帶RGB分析的可攜式色溫亮度計。
背景技術：
隨著LED行業的快速發展，競爭的不斷加劇，LED品質受到了前所未有的重視，尤其是在大屏幕顯示、LED照明等對顏色要求較高的場合，品質控制的難度和重要性均顯得特別突出。因此，對LED性能的測試和評估逐漸被提上日程。通常LED的標準檢測儀是光譜分析儀，它能夠分析LED發出光的顏色和亮度但它體積龐大，沒有色溫計算器。使用複雜，專業人員使用也不方便。其次，現在市面上的彩色分析儀沒有色溫計算器，只顯示色坐標數值和發光強度值，要知道被測光的顏色色溫數值時只能用色坐標值在色溫列表上查找對應色溫點或在色坐標圖上找到色溫點，使用極不方便，而且非專業人員不會使用。並且沒有光照度Ix的測量功能。而且，另外現在市面上的照度計都使用取樣範圍小誤差大多量程模擬取樣測量方式，從xlOxlOOxlOOO等，傳統亮度計只能測量其感光器件所接收的光強，如不使用濾光設備，則無法檢測被測光源所包含的單色光光強。使用上不方便，以上幾種產品都沒有方便自動生產檢驗功能和遠程雙向通信功能的USB接口，不適用於實施自動化生產控制領域。因此，有必要提供一種改進的帶RGB分析的可攜式色溫亮度計來克服上述缺陷。
實用新型內容本實用新型提供一種帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，能夠同時顯示被測量光中 RGB分量數據換算成的彩色色溫數據和發光強度數據，結構簡單且多種功能集合於一體。為實現上述目的，本實用新型提供了一種帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，包括電源、數據採集模塊、MCU控制模塊和顯示模塊，所述電源用於給所述數據採集模塊和MCU 控制模塊供電，所述數據採集模塊包括RGB傳感器，所述RGB傳感器用於採集被測光源的 RGB數據，所述MCU控制模塊包括色差坐標計算單元，用於將所述RGB傳感器採集到的RGB 數據換算成色溫數據和發光強度數據，並將換算成的色溫數據和發光強度數據通過所述顯示模塊顯示出來。較佳地，所述數據採集模塊還包括亮度傳感器，用於採集被測光源的光亮度數據光照度數據，並將採集到的光亮度數據光照度數據經過所述MCU控制模塊計算處理後，通過所述顯示模塊顯示出來。較佳地，所述MCU控制模塊包括數據採集控制單元，用於控制所述數據採集模塊進行數據採集；數據接收單元，用於接收所述數據採集模塊採集到的數據；數據處理計算單元，與所述數據接收單元連接以將所述採集到的數據進行計算處理，所述數據處理計算單元包括所述色差坐標計算單元；數據發送單元，與所述數據處理計算單元連接，用於將進行計算處理後的數據發送到所述顯示模塊進行顯示。[0009]較佳地，還包括與所述MCU控制模塊連接的測量按鍵模塊，用於實現按鍵控制測量。較佳地，還包括與所述MCU控制模塊連接的模式按鍵模塊，用於實現對測量顏色的選擇用於實現對工作模式的選擇。 較佳地，還包括與所述MCU控制模塊連接的串口轉USB接口模塊，用於實現與計算機的雙向通信。較佳地，所述電源與所述數據採集模塊、MCU控制模塊之間設有穩壓電路，用於向所述數據採集模塊、MCU控制模塊提供穩定電壓。與現有技術相比，本實用新型提供了一種能夠同時顯示被測量光中RGB分量數據並換算成彩色色溫數據和發光強度數據直接同時顯示出來的可攜式的帶RGB分析的色溫亮度計。結束了彩色分析儀的體積龐大和亮度計沒有色溫計數顯示的時代。本實用新型的最大特點為一，是設計內置了色差坐標計算器，能夠顯示RGB數據並換算成彩色色溫數據和發光強度數據直接同時顯示出來。二，內置了光色分析和照度感光(RGB傳感器和亮度傳感器)兩個獨立的感光頭，能使一個儀表同時具有色光RGB分析和光照度LX測量功能。三， 設計了免安裝驅動軟體的USB電腦接口，實現了與計算機的雙向通信。把檢測數據數位化通過計算機實現遠程控制分析和方便將本產品用於實施自動化生產控制領域。四，利用本系統做成的色溫亮度計，在面板上還印上標準色溫與顏色參數圖，方便使用者將被測數據的彩色色溫與標準顏色圖樣進行對比，在使用上更直觀。五，利用本系統做成的色溫亮度計外觀設計小巧，與行動電話差不多大小並且具有RGB分析和Ix照度測量功能，方便攜帶使用。綜上所述，本實用新型帶RGB分析的可攜式色溫亮度計適用於LED產品參數檢驗、 帶屏幕的視像電子產品(如LED屏，LCD屏，CRT屏)等電子產品的參數檢驗、以及照明行業產品參數的檢驗等領域使用。特別適合室內裝修，照明行業，亮光工程設計驗收等行業使用，對合理安裝使用燈管，達到合理節能的目的。通過以下的描述並結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本實用新型的實施例。

圖1為本實用新型帶RGB分析的可攜式色溫亮度計的系統組成原理方框圖。圖2為圖1所示帶RGB分析的可攜式色溫亮度計的MCU控制模塊的組成結構示意圖。圖3為圖1所示帶RGB分析的可攜式色溫亮度計的電路圖。
具體實施方式
現在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如上所述，本實用新型提供了一種帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，能夠同時顯示被測量光中RGB分量數據換算成的彩色色溫數據和發光強度數據，結構簡單且多種功能集合於一體。首先請參考圖1，，為本實用新型帶RGB分析的可攜式色溫亮度計的系統組成原理方框圖。如圖1所示，本實用新型帶RGB分析的可攜式色溫亮度計包括電源10、數據採集模塊20、MCU控制模塊30和顯示模塊40，所述電源10用於給所述數據採集模塊20和MCU控制模塊30供電，所述MCU控制模塊30與數據採集模塊20是屬於雙向通信，利用MCU控制模塊30向所述數據採集模塊20發送數據採集指令，當所述數據採集模塊20接收到光信號後，輸出頻率會隨之發生變化，MCU控制模塊30對數據採集模塊20採集到的數據進行適當的判斷、計算和處理，然後數位化的顯示到所述顯示模塊40中。所述數據採集模塊20包括RGB傳感器21，所述RGB傳感器21用於採集被測光源 90的RGB數據，而所述MCU控制模塊30包括色差坐標計算單元330 (參考圖幻，所述色差坐標計算單元330能夠將所述RGB傳感器21採集到的RGB數據換算成色溫數據(單位為 K開爾文)和發光強度數據(單位為mCD毫坎德拉)，並將換算成的色溫數據和發光強度數據通過所述顯示模塊40顯示出來。所述數據採集模塊20還包括亮度傳感器22，所述亮度傳感器22用於採集被測光源90的光亮度數據光照度數據(單位為LX勒克斯)，並將採集到的光亮度數據光照度數據 (單位為LX勒克斯)經過所述MCU控制模塊30計算處理後，通過所述顯示模塊40顯示出來。本實用新型實施例還包括與所述MCU控制模塊30連接的測量按鍵模塊50和模式按鍵模塊60，所述測量按鍵模塊50用於實現按鍵控制測量，按一次會重測一次；而所述模式按鍵模塊60用於實現對工作模式(RGB模式或BRIGHT模式)測量顏色的選擇。，按一次變換一種模式。在RGB模式時按一次測量按鍵模塊50，它只會對RGB傳感器21分別進入 RGB和沒濾波這4種取樣進行讀取並完成測試和而在BRIGHT模式時只會對亮度傳感器22 進行取樣測試。本實用新型實施例還包括與所述MCU控制模塊30連接的串口轉USB接口模塊70， 用於實現亮度計與計算機的雙向通信和數據交換。另外，所述電源10為9V電池，且所述電源10與所述數據採集模塊20、M⑶控制模塊30之間設有穩壓電路80，用於向所述數據採集模塊20、MCU控制模塊30提供穩定電壓， 具體地，所述9V電池輸出連接一 5V穩壓電路後分兩支，一支與所述RGB傳感器21連接，另一支連接一 3. 3V穩壓電路後分別與所述MCU控制模塊30和亮度傳感器22連接。具體地，請參考圖2，所述MCU控制模塊30包括數據採集控制單元31、數據接收單元32、數據處理計算單元33及數據發送單元34，所述數據採集控制單元31用於接收所述測量按鍵模塊50和模式按鍵模塊60輸入的指令，並響應控制所述數據採集模塊20進行數據採集；所述數據接收單元32用於接收所述數據採集模塊20採集到的數據，並將所述數據採集模塊20採集到的數據發送到所述數據處理計算單元33 ；所述數據處理計算單元33與所述數據接收單元32連接以將所述採集到的數據進行判斷、計算和處理，所述數據處理計算單元33包括所述色差坐標計算單元330，即所述數據處理計算單元33既可以計算處理所述亮度傳感器22採集被測光源90的光亮度數據光照度數據，也可以計算處理所述RGB傳感器採集到的RGB數據，並將所述RGB數據換算成色溫數據和發光強度數據；而數據發送單元34與所述數據處理計算單元33連接，用於將進行計算處理後的數據發送到所述顯示模塊40進行顯示。下面，請參考圖3，圖3為圖1所示帶RGB分析的可攜式色溫亮度計的電路圖。[0028]本實用新型的MCU控制模塊30採用BARL201101 40pin MCU作為主控晶片，該晶片具有13個10比特AD I/O 口，和Master I2C控制功能。由它控制傳感器完成數據的採集、 計算處理、信號接收發送、鍵盤指令控制及顯示傳送等主要功能，它的核心部分是單片機對傳感器(數據採集模塊)的控制。在CPU內部集成了色差坐標計算器軟體，能夠顯示RGB 數據並換算成彩色色溫數據和發光強度數據直接同時顯示出來。從軟體上解決了現在市面上的彩色分析儀沒有色溫計算器(使用時需查看色坐標圖或查色差對對照列表)問題，在使用上更方便。用於RGB數據和發光強度數據採集的RGB傳感器21則採用了顏色傳感器TCS230， TCS230的引腳封裝和功能對於本技術領域的人員來說是比較了解的，因此在這裡不再詳細描述，它是個帶數字兼容接口 RGB光/頻率轉換器，由主控晶片控制完成信號數據讀取，過程如下1、依次選通三種顏色的濾波器，然後對TCS230的輸出脈衝(輸出範圍在0_500kz) 依次進行計數；2、當計數到255時停止計數，並分別計算每個通道所用的時間。這些時間就是對應於實際測試時TCS230每種濾波器所採用的時間基準，在這段時間內所測得的脈衝數就是所對應的R、G和B的值。3、根據三基色原理，r = R/ (R+G+B)，g = G/ (R+G+B)，b = B/ (R+G+B)，由於 r+g+b =1，所以只用給出r和g的值，就能準確地確定一種顏色。將RGB值求出r和g的值過程如下R、G、B分別是TCS230採集到的頻率，r、g、b分別是0 255色值，w為比例因子因為 r = R*w, g = G*w, b = B*w ；χ = r/ (r+g+b), y = g/ (r+g+b), ζ = b/ (r+g+b)；所以 χ = R*w/ (R*w+G*w+B*w),y = G*w/ (R*w+G*w+B*w),ζ = B氺w/ (R氺w+G氺w+B氺w)；從而x = R/ (R+G+B), y = G/ (R+G+B)，ζ = B/ (R+G+B) ·根據以上過程分別求出了 χ和y的值就即色溫坐標值。根據1931 CIE-RGB表色系統坐標圖原理，將χ和y值代入主控晶片內部的色溫計算器即可顯示出對應的色溫數值。本實用新型實施例中的亮度傳感器22使用W!l750fVi，它具有I2C數據讀取功能， 由BARL201101用I2C控制完成信號數據讀取時，它的精度可以精確到1LX，讀取範圍可以做到1LX-65535LX之間，輕鬆解決常規亮度計的取樣範圍小，誤差大，用多檔位測試，等使用中的不便問題。而串口轉USB接口模塊70採用PL2303晶片，用於實現亮度計與計算機的雙向通信和數據交換，以輕鬆解決普通USB接口的識別安裝和不兼容問題。而顯示模塊40可採用大屏幕W84mmXH50mm，128X64點陣顯示屏，能將檢測參數同時直觀地全部顯示出來，省去同類產品的計算和記錄過程。綜上所述，本實用新型提供了一種能夠同時顯示被測量光中RGB分量數據並換算成彩色色溫數據和發光強度數據直接同時顯示出來的可攜式的帶RGB分析的色溫亮度計。 結束了彩色分析儀的體積龐大和亮度計沒有色溫計數顯示的時代。本實用新型的最大特點為一，是設計內置了色差坐標計算器，能夠顯示RGB數據並換算成彩色色溫數據和發光強度數據直接同時顯示出來。二，內置了光色分析和照度感光(RGB傳感器和亮度傳感器)兩個獨立的感光頭，能使一個儀表同時具有色光RGB分析和光照度LX測量功能。三，設計了免安裝驅動軟體的USB電腦接口，實現了與計算機的雙向通信。把檢測數據數位化通過計算機實現遠程控制分析和方便將本產品用於實施自動化生產控制領域。四，利用本系統做成的色溫亮度計，在面板上還印上標準色溫與顏色參數圖，方便使用者將被測數據彩色色溫與標準顏色圖樣進行對比，在使用上更直觀。五，利用本系統做成的色溫亮度計外觀設計小巧，與行動電話差不多大小並且具有RGB分析和Ix照度測量功能，方便攜帶使用。本實用新型帶RGB分析的可攜式色溫亮度計適用於LED產品參數檢驗、帶屏幕的視像電子產品(如LED屏，LCD屏，CRT屏)等電子產品的參數檢驗、以及照明行業產品參數的檢驗等領域使用。特別適合室內裝修，照明行業，亮光工程設計驗收等行業使用，對合理安裝使用燈管，達到合理節能的目的。以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型並不局限於以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本實用新型的本質進行的修改、等效組合。
權利要求1.一種帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，包括電源、數據採集模塊、MCU控制模塊和顯示模塊，所述電源用於給所述數據採集模塊和MCU控制模塊供電，所述數據採集模塊包括 RGB傳感器，所述RGB傳感器用於採集被測光源的RGB數據，其特徵在於所述MCU控制模塊包括色差坐標計算單元，用於將所述RGB傳感器採集到的RGB數據換算成色溫數據和發光強度數據，並將換算成的色溫數據和發光強度數據通過所述顯示模塊顯示出來。
2.如權利要求1所述的帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，其特徵在於所述數據採集模塊還包括亮度傳感器，用於採集被測光源的光照度光亮度數據，並將採集到的光照度光亮度數據經過所述MCU控制模塊計算處理後，通過所述顯示模塊顯示出來。
3.如權利要求1所述的帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，其特徵在於所述MCU控制模塊包括數據採集控制單元，用於控制所述數據採集模塊進行數據採集；數據接收單元，用於接收所述數據採集模塊採集到的數據；數據處理計算單元，與所述數據接收單元連接以將所述採集到的數據進行計算處理， 所述數據處理計算單元包括所述色差坐標計算單元；數據發送單元，與所述數據處理計算單元連接，用於將進行計算處理後的數據發送到所述顯示模塊進行顯示。
4.如權利要求1所述的帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，其特徵在於還包括與所述 MCU控制模塊連接的測量按鍵模塊，用於實現按鍵控制測量。
5.如權利要求1所述的帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，其特徵在於還包括與所述 MCU控制模塊連接的模式按鍵模塊，用於實現對測量顏色的選擇用於實現對工作模式的選擇。
6.如權利要求1所述的帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，其特徵在於還包括與所述 MCU控制模塊連接的串口轉USB接口模塊，用於實現與計算機的雙向通信。
7.如權利要求1所述的帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，其特徵在於所述電源與所述數據採集模塊、MCU控制模塊之間設有穩壓電路，用於向所述數據採集模塊、MCU控制模塊提供穩定電壓。
專利摘要本實用新型提供了一種帶RGB分析的可攜式色溫亮度計，包括電源、數據採集模塊、MCU控制模塊和顯示模塊，所述電源用於給所述數據採集模塊和MCU控制模塊供電，所述數據採集模塊包括RGB傳感器，所述RGB傳感器用於採集被測光源的RGB數據，所述MCU控制模塊包括色差坐標計算單元，用於將所述RGB傳感器採集到的RGB數據換算成色溫數據和發光強度數據，並將換算成的色溫數據和發光強度數據通過所述顯示模塊顯示出來。本實用新型帶RGB分析的可攜式色溫亮度計能夠同時顯示被測量光中RGB分量數據換算成的彩色色溫數據和發光強度數據，結構簡單且多種功能集合於一體。
文檔編號G01J5/60GK202041284SQ20112011032
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者吳超青, 林深茂 申請人:吳超青