СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2014

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 70 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2014 Основной характеристикой солнцезащитных кремов является фактор солнечной защиты (SPF), который характеризует эффективность средств для загара. Число, следующее за SPF, обозначает, во сколько раз при использовании данного средства можно увеличить время безопасного пребывания на солнце. Значение SPF может быть в пределах от 2 до 60 единиц. Оно рассчитывается в лабораторных условиях, исходя из того, что определённое средство будет использовано в количестве 2 мг на 1 см 2 поверхности кожи. Однако следует учитывать, что для разного типа кожи и различных условий солнечной освещённости величина SPF данного средства зачастую носит условный характер. В общем случае, можно очевидно полагать, что SPF-фактор, равный 10, соответствует степени ослабления УФ-излучения в 10 раз (на 90%), равный 20 – в 20 раз (на 95%) и т.д. напряжение соответствующего канала в формате «Uin=X.XXXXXX В» и появ- ляется надпись «УДАЛИТЕ СРЕДУ», напоминающая об условии проведе- ния калибровки. Следующее нажатие на кнопку «ENT» запускает калибровку, т.е. измерение без среды, результат которого запо- минается устройством. По заверше- нии калибровки на ЖКИ появляет- ся надпись «ПРИВНЕСИТЕ СРЕДУ», напоминающая об условии прове- дения измерения. После привнесе- ния среды в используемый оптиче- ский канал нужно нажать кнопку «ENT» и запустить преобразование, по завершении которого на ЖКИ появ- ляются вычисленные устройством значения в процентах задержанной («Задерж: XXX.XXX %») и пропущенной («Пропущ: XXX.XXX %») средой долями светового потока. Ещё одно нажатие на кнопку «ENT» инициирует выдачу отображаемой на ЖКИ информации на внешнее устройство через интер- фейс RS-232, при этом на ЖКИ появ- ляется сообщение «Печать». Вернуться в исходное меню из любой стадии измерений можно однократ- ным нажатием кнопки «RET». Пара- метры настройки интерфейса RS-232 устройства: 9600 бит/с, 8-N-1. Как показала практика, величина напряжения на выходе преобразова- теля ток–напряжение UV-канала пер- вые несколько минут после зажигания УФ-светодиода медленно дрейфует в сторону увеличения или уменьше- ния в пределах нескольких десятков милливольт. Указанное явление, отме- ченное для нескольких образцов УФ-светодиодов, очевидно, связано с временно ′ й нестабильностьюих свето- вого потока при саморазогреве. Поэто- му для обеспечения заявленной погреш- ности измерений рекомендуется после выбора в менюУФ-диапазона (зажига- ния УФ-светодиода) выдержать паузу в три-четыре минуты для стабилиза- ции светового потока. Калибровку мож- но запускать, когда наЖКИперестанет меняться разряд тысячных долей вольта. Указанное явление было отмечено и для светодиодов оптического диапазо- на, но в значительно меньшей степени. С учётом изложенного, интервал време- ни между моментами запуска калибров- ки и измерения при исследовании опти- ческой средыне должен, по возможно- сти, превышать нескольких секунд, с тем чтобы минимизировать погрешность измерений из-за дрейфа напряжения. У некоторых моделей солнечных очков линзы имеют неравномерное по вертикали затемнение (сверху боль- шее, снизу меньшее) и, как следствие, неравномерную (часто в несколько раз) степень ослабления УФ-излучения по площади линз. Чтобы оценить сте- пень ослабления излучения в каждой конкретной точке линзы, в устройстве предусмотрено непрерывное цикличе- ское измерение напряжения на выходе активного оптического канала (кана- ла с горящим светодиодом). Медлен- но перемещая линзу в плоскости, пер- пендикулярной оси оптического кана- ла, можно отслеживать показания ЖКИ для разных точек линзы. Исследуемая точка линзы в каждый текущий момент времени маркируется (подсвечивается) снизу светодиодом. Отдельно следует остановиться на технике исследования в устройстве таких оптических сред, как солнцеза- щитные кремы. В отличие от линз, они не имеют формы и поэтому требуют- ся твёрдая основа для нанесения при исследованиях – предметное стекло. В качестве такового можно использо- вать фрагмент любого незатемнённо- го (даже оконного) стекла подходяще- го размера с минимальным ослаблени- ем УФ-излучения. При калибровке измерителя, когда исследуемая среда должна быть уда- лена из оптического канала, необхо- димо оставить в канале чистое пред- метное стекло, установив его на пло- скость накладки нижней пластины. Таким образом, в результате калиб- ровки ослабление, вносимое самим предметным стеклом в световой поток, будет полностью скомпенси- ровано. В самом простом случае, для при- ближённой оценки солнцезащитных свойств исследуемого крема его нано- сят на предметное стекло. При этом тол- щина слоя подбирается примерно рав- ной его толщине на коже при исполь- зовании по назначению. После этого запускают измерение с привнесённой в оптический канал средой, в результа- те которого устройство вычисляет зна- чение ослабления слоя крема. При необходимости проведения более точных и строгих измерений следует дополнительно использовать покровное стекло, а также шабло- ны нормированной толщины, задаю- щие расстояние между предметным и покровным стёклами, т.е. толщи- ну слоя. В качестве шаблонов можно, например, использовать отрезки мед- ного обмоточного провода или рыбо- ловной лески известного диаметра, проложив их по краям предметно- го стекла и накрыв покровным. При этом они, конечно, не должны попадать в оптический канал. Сначала всю эту конструкцию (пустую) помещают в оптический канал для калибровки, а затем заполняют исследуемым веще- ством и вновь помещают в канал для измерения. Таким образом, зная тол- щину слоя вещества, заданнуюшабло- ном, и измерив вносимое ослабление, легко вычислить удельное ослабление данной среды. Л ИТЕРАТУРА 1. ADUCM360: Low Power Precision Analog Microcontroller, ARM Cortex M3 with Dual Sigma-Delta ADCs. http://www.analog.com/ en/processors-dsp/analog-microcontrollers/ ADuCM360/products/product.html. 2. Коваль К.А., Редькин П.П. Прецизионные микроконверторы ADuCM36x – быстрый старт. Компоненты и технологии. № 7. 2013. 3. GaP photodiode G1961, G1962, G1963. Hamamatsu. http://www.hamamatsu . com/resources/pdf/ssd/g1961_etc_ kgpd1007e02.pdf. 4. BPW20RF Silicon Photodiode, RoHS Com- pliant. Vishay Semiconductors. http://www. vishay.com/docs/81570/bpw20rf.pdf. 5. Мощные светодиоды, линзы и платы Arlight. http://www.arlight.ru/pdf/arlight/ catalogs/Arlight_PowerLEDs_2010_rev2.pdf. 6. http://www.analog.com/en/processors- dsp/analog-microcontrollers/aducm360/ products/EVAL-ADUCM360/eb.html. © СТА-ПРЕСС