Design och konstruktion av handhållet instrument för mätning av ljusintensitet

Sammanfattning: Projektets mål var att utforma och konstruera ett mätinstrument för att upptäcka variationer i ljusintensitet. Uppdraget gavs av avdelningen för fasta tillståndets elektronik på Ångströmlaboratoriet i Uppsala. Instrumentets tänkta användningsområde är att undersöka om avdelningens testuppställningar för belysning av solceller levererar en homogen ljusintensitet. Genom att placera instrumentet på olika positioner under ljuskällan ska eventuella avvikelser i intensiteten kunna avläsas. Kraven på instrumentet var batteridrift och att det skulle vara handhållet. Vidare var det önskvärt att mätvärdet representerades med en analog visare, där mätintervallet skulle gå mellan 800 och 1200 W/m2. Efter litteraturstudier och informationssökning utfördes simuleringar i programmet LTSpice parallellt med prototypframtagning i lab. Instrumentet utformades med en fotodiod, vars ström omvandlas till en proportionell spänning via en transimpedansförstärkare. Denna spänning skalas sedan upp av ett differentialförstärkarsteg för att uppnå önskat intervall och känslighet. En konstant spänning subtraheras i differentialsteget för att mätaren ska ge utslag först över 800 W/m2. Spänningen läggs till sist över en analog amperemeter. I och med fotodiodens förmåga att ge ström proportionell mot ljusintensiteten erhölls linjära samband genom hela kretsen. Projektet kunde inte slutföras inom tidsramen då varken kretskort eller hölje hann konstrueras. En fullt fungerande prototyp på kopplingsdäck blev dock klar. Vidare är alla beräkningar och komponentval gjorda och dokumenterade i rapporten. Med andra ord borde instrumentet utan problem kunna konstrueras utifrån denna rapport.