БЛЕСКОМЕР

Полезная модель относится к устройствам для оценки и измерения блеска от направленного светового потока на различные поверхности и может быть использована в мебельной промышленности для оценки лакокрасочных покрытий.
Известен портативный прибор контроля и измерения возвратно-отражающей способности световозвращающих изделий, имеющий общий светонепроницаемый корпус и содержащий канал излучения, включающий источник света, канал освещения-отражения ("главный канал"), включающий устройство базирования испытуемого образца изделия, канал фотоприема, включающий фотоприемник, и светоделительное устройство ("светоделитель"), которое лежит на пересечении осей названных каналов, на одинаковом расстоянии от выходного отверстия источника и входного отверстия фотоприемника и обеспечивает пространственную развязку каналов излучения и фотоприема и оптическое согласование их с главным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения уровня функциональности, входное отверстие фотоприемника выполнено в виде светопропускающих зон на отдельном непрозрачном экране, при этом между экраном и светочувствительным элементом фотоприемника соосно с этим элементом размещена короткофокусная собирающая линза, а светопропускающие зоны смещены от оси фотоприема на расстояние, пропорциональное требуемому углу расхождения (патент на изобретение РФ №2302624, опубл. 10.07.2007 г.).
Наиболее близким техническим решением, принятым заявителем в качестве прототипа, является блескомер ФБ-2 (Фиг. 1), в корпусе которого расположены два тубуса А и Б с оптическими элементами 1, осветитель 2 (лампа накаливания), фотоприемник 3 (селеновый фотодиод), измерительного прибор 4 (миллиамперметр), при необходимости усилитель 5 и приспособление 6 для настройки электрической схемы.
При работе с фотоэлектрическим блескомером ФБ-2 выявлен ряд недостатков:
1. Большой вес.
2. Большая чувствительность к температуре, даже недолгое прикосновение к головке прибора приводит к значительным искажениям показаний.
3. Для измерения требуется переналадка прибора, переустановка фотоприемника (на Фиг. 1 показано штрихпунктирной линией).
Технической задачей полезной модели является обеспечение измерения без переналадки прибора.
Технический результат - сокращение времени для проведения измерения.
Дополнительный технический результат - уменьшение габаритных размеров прибора.
Техническая задача достигается тем, что устройство состоит из корпуса, в котором размещены два тубуса с оптическими элементами, установленные под углом 90° друг к другу, источника света, расположенного за одним из оптических элементов, фотоприемника, расположенного за другим оптическим элементом, средство измерения, отличающееся тем, что устройство содержит дополнительный фотоприемник, расположенный под углом 90° к условной нижней поверхности корпуса устройства, причем источник света соединен с блоком управления, средство измерения выполнено в виде микроконтроллера, входы которого соединены с выходами фотоприемников, один выход с микроконтроллера соединен с дисплеем, другой выход с микроконтроллера соединен с входом блоком управления источника света, причем микроконтроллер имеет выход для подключения компьютера, устройство дополнительно снабжено источником питания.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
устройство содержит дополнительный фотоприемник;
фотоприемник расположен под углом 90° к условной нижней поверхности корпуса устройства;
источник света соединен с блоком управления;
средство измерения выполнено в виде микроконтроллера;
входы микроконтроллера соединены с выходами фотоприемников;
один выход с микроконтроллера соединен с дисплеем;
другой выход с микроконтроллера соединен с входом блоком управления источника света;
микроконтроллер имеет выход для подключения компьютера;
устройство дополнительно снабжено источником питания.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена с использованием известных технических средств, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На фиг. 1 схематично показан блескомер ФБ-2, на фиг. 2 схематично показано заявляемое устройство, на фиг. 3 показано заявляемое устройство (вид сверху), на фиг. 4 показано заявляемое устройство (вид снизу), на фиг. 5 показаны значения диффузной составляющей на образцах, на фиг. 6 показаны значения зеркальной составляющей на образцах, на фиг. 7 показаны значения блеска на образцах.
Устройство выполнено в корпусе 7 (фиг. 3), в котором под углом в 90° друг к другу размещены два тубуса, которые содержат соответственно оптический элемент 8, за которым расположен источник света 9 и оптический элемент 10, за которым расположен фото приемник 11. В устройстве под углом 90° к условной нижней поверхности корпуса 7 установлен дополнительный фотоприемник 12. Источник света 9 соединен с блоком управления 13, выходы фотоприемников 9,11 соединены с входами микроконтроллера 14, один выход микроконтроллера 14 соединен с входом блока управления источника питания 13, другой выход микроконтроллера 14 соединен с входом дисплея 15. Микроконтроллер имеет возможность подключения к компьютеру 17. Устройство снабжено источником питания 16.
Дополнительные сведения.
1. В качестве источника света использован светодиод BL-L522UWC, близкий по спектру к лампе накаливания.
2. Для питания светодиода выполнен блок управления 13, в котором применен транзистор P36NF06 с дополнительными резисторами 50 Ом и 1 кОм, ограничивающими силу тока исходя из параметров этого светодиода.
3. Для фотоприемников, диффузного и зеркального использован фоторезистор VT93N1.
4. Для реализации оптической схемы фото приемника зеркальной составляющей изготовлены оптические элементы с аналогичным фокусным расстоянием, близким к оригиналу оптической схемы БФ-2, и минимальными искажениями световых лучей.
5. Для реализации оптической схемы применяем готовую конструкцию светодиодного фонарика с линзами и рассеивающей пленкой, для равномерного освещения и правильной фокусировкой на плоскость измеряемого образца.
6. Для обработки, приема, вывода данных на дисплей и компьютер, применяем микроконтроллер ATMEGA328P-AU.
7. Для вывода информации применен дисплей "I2C OLED Display Blue SSD1306 0.96" 128x64", показывающий результаты измерений и данные по настройке прибора.
8. В качестве блока питания для работы прибора применяется блок питания для зарядки телефона, с необходимым напряжением в 5В и силой тока в 1А.
9. Для управления устройства используются кнопки без фиксации PBS-10В-2, подключенные к шине питания 5В и к цифровым входам микроконтроллера.
Устройство работает следующим образом.
Светодиод 9 создает световой поток, а оптический элемент 8 фокусирует лучи света на поверхность образца 18, та в свою очередь отражает свет в разных направлениях. Фотоприемник И определяет диффузную составляющую светового потока и передает сигнал на микроконтроллер 14. Также на микроконтроллер 14 подается сигнал от фотоприемника 12, который измеряет зеркальную составляющую светового потока. Обработанная информация с микроконтроллера 14 отображается на дисплее 15 (фиг. 3).
Исследование образцов на ФБ-2 и заявляемом устройстве, обработка результатов производились в соответствии с Методическими указаниями к практическим и лабораторным работам для студентов очной и заочной форм обучения направления 656300 «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» специальности 250403 «Технология деревообработки» по дисциплине «Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов», УГЛТУ, 2010 г., автор доцент, к.т.н. С.В. Совина.
Для проведения расчетов выбраны эталонные образцы, их характеристики приведены в таблице 1.
Сравнительные результаты измерения блеска приборами ФБ-2 и заявляемым устройством представлены в таблице 2 и на фиг. 5, 6 и 7.
Полученные показатели отклонения в 3-5% можно пренебречь для дальнейших исследований и применения прибора по его назначению.
Время измерения заявляемым устройством составляет 5-7 секунд. Габаритные размеры заявляемого устройства составляют 170×130×55 мм.