新站首拆！学联JD-3型数字照度计拆机

小鼯

JD-3型数字照度计，上海嘉定学联仪表厂的产品，该机采用3位半的A/D转换器进行A/D转换，采用液晶显示屏显示读数，显示数据清晰稳定，是JD型照度计的升级换代产品。该照度计采用高性能运算放大器，使用方便不用调零，且具有读数保持功能，能测量照度变化场合的光照度值。

主要技术性能指标：

测量精度：4%±1个字
颜色修正系数0.98～1.02
余弦修正系数：30度≤±2%，60度≤±5%，80度≤±12%
示数重复性误差：≤±1%±1个字
疲劳误差：≤±1%±1个字
零点漂移：4小时≤±1个字
电源：9V，＜6.5mA

首先展示一下机器外观，主机（左）+传感器（右）：


收纳包：


这台照度计是2007年4月的产品：


倍率切换开关，按下对应的键切换对应的倍率（0.1、1、10、100）和万用表的量程切换相似：


该机内部放大器采用反相输入，电路原理如图，倍率切换原理在于改变图中Rf和Rp的比值：


三位半显示屏：


后盖，有个小铭牌，写着生产日期，还有电压（9V），功耗（≤70mW），功耗不算小，用完一定记得关机：


电池采用常用的6F22电池组，和大家用的万用表电池一样（某些型号的新式万用表除外）：


通过电池仓可以看到内部芯片，传统的DIP封装：


解下3颗螺丝，外壳很容易打开，内部做工风格有些古老：


板子做工不错，上面的电阻皆采用五环精密电阻，有4枚芯片，都是带插座的DIP封装，很像80年代PC机主板上的芯片：


主芯片ICL7106CPLZ，是一种三位半ADC芯片，可将电学量转换为数字显示：


芯片引脚定义图：



性能参数：


典型应用电路图：


主芯片下面较小的那颗是德州仪器的CD4030BE门电路芯片：


性能参数：
制造商: Texas Instruments
产品种类: 门（与/非与/或/非或）
产品: XOR
逻辑系列: CD40
电路数量: Quad
高电平输出电流: - 4.2 mA (Min)
低电平输出电流: 4.2 mA (Min)
传播延迟时间: 280 ns @ 5 V
电源电压（最大值）: 18 V
电源电压（最小值）: 3 V
最大工作温度: 125 C
最小工作温度: -55 C
封装 / 箱体: PDIP-14
封装: Tube

切换开关左侧的芯片是ICL7650SCPD运算放大器，是机器的关键部件，此照度计能够切换倍率读数，主要靠这玩意：


芯片性能参数：


引脚定义图：


典型应用电路图：


说明：运算放大器采用了反相输入的接法，使得反相输入端处于虚地状态，即电位为0。光电池的电流通过并联的电阻转换为电压信号，以负电压的形式输入到正向输入端，该负电压信号通过放大，输入到ADC芯片并驱动液晶显示。这种接法可以使光照度与光电流有很好的线性关系，保证了测量精确。
ICL7650SCPD芯片上方是一颗10K±5%的多圈精密可调电阻，第一次见这种样式：


有2颗金色外壳的1K可调电阻，满满的年代感：


倍率选择开关和以前电视机上那种频道选择开关很像，纯机械结构：


电池连接端子直接连接到电源开关，还套了黄腊管防止线头扭断：


最底部还有一颗UA741，意法半导体的运算放大器芯片，起输入电流信号的初步放大作用：


芯片引脚定义，这芯片为单运放，除了电源正负、正反相输入和输出，还有1、5脚作为失调电压调零端，通过电位器调零：


内部原理图：


芯片性能参数：


拆下板子，露出板子前脸，都是走线，上半身是框架固定的液晶显示屏：


拆完主机，接着拆传感器。


传感器透光窗口有个盖子保护，取下盖子，露出透光窗口，就是中间白色的那部分：


传感器背面，还刻有厂名，用12合一最小号的十字批头卸下3颗螺丝即可拆开：


拆开传感器外壳，看到了里面的感光元件，玻璃滤光片封住的硅光电池，滤光片的作用：透过指定波长范围的光，使硅片接收到的光谱尽可能符合人眼的视觉光谱特性，更好的模拟实际阅读时人眼的受光情况：


传感器特写，仔细看可以看出里面有一块圆形PCB，PCB中间整合了一块方形的硅片。传感器对外通过很细的引线连接：



装好探头，插上机器。

先测一下电池电压，9.65V，看来还是新电池：


PS：图中电压（电流）表是我自己DIY的，制作帖。
空档待机电流：4.3mA  (10倍率读数)


按下照度计的1倍率档，显示当前照度是127lx(勒克斯)，有趣的是，此时仪表的工作电流降到了2.8mA，这货待机比工作还费电，奇葩！


现在天快黑了，按下了1倍率档，显示的照度只有2lx：


掏出论坛的魅色C1小直手电，微光档（1%）照射传感器，光斑落在传感器上，照射距离300mm（下同），按下10倍率档，显示的照度是130lx：


弱光档（5%）照射，照度是1000lx：


中光档（30%），4680lx：


强光档（100%），13100lx：


文章结尾给大家科普一下光度学的几个基本概念：
1.发光强度：简称光度（或光强），表示光源在指定方向上单位立体角内所具有的光通量。发光强度用I表示，其单位是坎德拉（cd），I＝dΦ/dΩ。
2.光通量：表示光源发光的总量。光通量用Φ表示，单位是流明（lm）。
3.照度：表示被照射物体单位面积所接受的光通量，用E表示，单位是勒克斯（lx），E=dΦ/dS，日常阅读建议照度不低于300lx。

全帖完，谢谢观看！更多精彩拆机帖敬请期待！

hongo

可以用这个数字表头改个毫欧表

ljlun

偶15大洋撸的是牛屎的

whseen

原来没想象的那么复杂，真正复杂的是积分球，里面标配光谱曲线仪。

wenkusheng

我有表 没传感器 这传感器还怪贵的

小鼯

ljlun 发表于 2020-6-22 13:10
偶15大洋撸的是牛屎的

这种机器还有牛屎芯片的版本？

小鼯

whseen 发表于 2020-6-22 13:29
原来没想象的那么复杂，真正复杂的是积分球，里面标配光谱曲线仪。

这只是用来测环境照度的，与积分球有很大差别

snowrose2000

这种东西不知道怎么校准，有点头疼！

轻烟

芯片真多，不如单片版的省电

ljlun

寂静的春天 发表于 2020-6-22 20:10
这种机器还有牛屎芯片的版本？

竟然记错了，是硬封IC的:lol:
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2246063

小鼯

轻烟 发表于 2020-6-23 08:53
芯片真多，不如单片版的省电

这种照度计采用的是80年代的方案，都是传统的DIP芯片，用现在的技术只需一块牛屎

danqrs

要标定的，那个白色塑料老化透光会下降。。。。

小鼯

danqrs 发表于 2020-6-23 14:21
要标定的，那个白色塑料老化透光会下降。。。。

那白色的不是塑料，是磨砂玻璃片

2361656471

ljlun 发表于 2020-6-22 13:10
偶15大洋撸的是牛屎的

真看不出来这么贵

法拉利的单缸机

数据保持开关没有用，拨倒数据保持就关机了，你这款是吗

copyright927

光看外观还以为是87年的产品:lol: