Как измерить освещенность помещения без люксметра

Изучение способов определения освещенности

Стамати А. В., Филатова Н. О., Ефремов Е. В. Изучение способов определения освещенности // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2016. – Т. 12. – С. 87–90. – URL: http://e-koncept.ru/2016/46218.htm.

Аннотация. В работе рассматриваются различные способы измерения освещенности в учебном заведении: с помощью люксметра, фотоаппарата, приложения для смартфона «Люксметр». Также производится сборка люксметра, его калибровка.

Ключевые слова: световой поток, освещенность, люксметр, нормы освещенности
Полный текст статьи

Почти все стороны хозяйственной и культурной жизни человека связаны с применением света. Значение хорошего естественного и искусственного освещения исключительно важно. Известно, что хорошо и правильно устроенное естественное и искусственное освещение, достаточное по интенсивности и качественно отвечающее гигиеническим требованиям, помимо повышения производительности труда, способствует снижению числа несчастных случаев, предупреждению чрезмерного напряжения и утомления зрения и всего организма, а также профилактике близорукости, часто возникающей от вынужденной работы на близком расстоянии при недостаточном и качественно неудовлетворительном освещении. В связи с этим нами была поставлена следующая цель: изучение способов определения освещенности в помещении (образовательном учреждении).

Для реализации поставленной цели сформулированы соответствующие задачи:

1. Изучить нормы освещенности в учебных заведениях.
2. Проанализировать различные способы определения освещенности.
3. Провести сравнительные замеры освещенности в классах ОУ.
4. Собрать схему «Люксметр», откалибровать показания и измерить с помощью нее освещенность;
5. Сформулировать общие выводы и рекомендации управляющим органам ОУ.

Объект исследования: свет

Предмет исследования: освещенность.

Методы исследования:

Теоретические: анализ и обобщение информации по теме “Освещенность”, “Способы измерения освещенности”.

Практические: эксперимент “Определение освещенности различными способами”.

Согласно определению, освещенность — это величина, равная отношению светового потока к площади, на которую он падает.

Нормы освещенности для образовательных учреждений определены такими документами, как “Строительные нормы и правила (СНиП)” и “Санитарные нормы и правила (СанПиН)”.

Для измерения освещенности существует прибор, который называется люксметр. (Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Вот величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале.)

Также существует приложение «Люксметр» для смартфонов. Для определения степени освещенности используются данные, полученные с передней или задней камеры смартфона.

В любом цифровом фотоаппарате есть встроенный экспонометр, с помощью которого можно узнать освещенность места или объекта, причем получить конкретное значение в люксах.

Для измерения освещенности люксметром датчик необходимо держать горизонтально или положив на поверхность. При измерении освещенности с помощью приложений смартфон необходимо держать в руках, так как используется две камеры (рис.1).

Рисунок 1. Измерение освещенности люксметром

Измерение освещенности с помощью фотоаппарата проводится следующим образом. В зону, где необходимо измерить освещенность нужно положить лист белой бумаги и сфотографировать его без вспышки. Лист должен занимать весь кадр, а при съемке в объектив не должен попадать «прямой» свет от источника. После этого смотрим характеристики фотографии (рис. 2). Освещенность можно самостоятельно рассчитать по формуле или воспользоваться онлайн-калькулятором.

Рисунок 2. Характеристики фотографии

Результаты измерений освещенности представлены в таблице 1.

Таблица 1. Значения освещенности, измеренной разными способами

Приложение на смартфоне

Естественное освещение/искусственное освещение, лк

Для замера освещенности также была собрана электрическая схема люксметра (рис.3)

Согласно приведенной схеме фототранзистор VT1, принимающий световой поток от источника световой энергии, выполняет роль фотодатчика. Фототранзистор VT1 переходит из закрытого состояния в открытое по мере нарастания фототока. Изменение фототока имеет пропорциональную зависимость по отношению к изменению освещенности базы фототранзистора VT1. Отображаемый измерительным прибором, включенным между коллекторным и эмиттерным выводами транзистора VT2, сигнал пропорционален освещенности. Регулировка чувствительности устройства осуществляется с помощью изменения сопротивления переменного резистора R1.

По схеме фотодатчика на макетной плате произведен монтаж устройства. В качестве источника светового излучения задействована лампа накаливания, питание которой осуществляется с помощью лабораторного автотрансформатора. Для получения градуировочной характеристики показания измерительного прибора – мультиметра сопоставлены с показаниями люксметра (MS6610 цифровой люксметр 0-50000 Lux) (рис.4).

В ходе экспериментального исследования проведена серия измерений, состоящая из одиннадцати измерений, по семь измерений в каждой серии в зависимости от напряжения, прикладываемого от автотрансформатора к лампе.

Результат исследования показал работоспособность спроектированного устройства. Как следует из графика зависимости освещенности от приложенного напряжения, градуировочная характеристика имеет линейную зависимость. Показания переводятся в люксы согласно градуировочному графику.

Таким образом, в целом по работе можно сделать следующий вывод.

1. Освещенность играет большую роль в жизнедеятельности живых организмов.
2. Освещенность можно измерять различными способами (разница между способами 10-12 %). И даже не имея под рукой специальных приборов.
3. Все расчеты освещенности очень приблизительны. Особенно это касается помещений, имеющих площадь менее 50 м 2 . На результаты расчетов очень большое влияние оказывают коэффициенты отражения стен и потолка. Достаточно в помещении со светлыми стенами покрасить их темной краской, что бы уменьшить освещенность в 2 – 2,5 раза.

Список литературы

1. http://electricalschool.info/ — Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость;

2. http://www.rg.ru — СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях»;

3. http://www.electromontaj-proekt.ru — Измерение освещенности фотоаппаратом;

4. http://electricalschool.info — Светотехнические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость;

5. Справочная книга по светотехнике /Под ред. Ю.Б. Айзенберга. — М.: Знак. – 2006. – 972 с.

Как измерить уровень освещенности

Такие термины светотехники как световой поток и освещенность не связаны прямой зависимостью, их соотношение определяют множество факторов. В нормативных документах фигурирует понятие освещенность, а производители приводят в характеристиках светильников — световой поток.

Взаимосвязь между освещенностью и световым потоком используемых светильников определяется замерами, которые показывают необходимость увеличения или уменьшения светового потока используемых источников света.

Световой поток и освещенность

Световой поток является физической характеристикой используемых светильников и его значение можно условно определить как силу излучаемого света.

Измеряется световой поток в люменах (Лм), а угол его излучения отражается в диаграмме направленности конкретной лампы или светильника.

Освещенность показывает какой световой поток попадает на конкретный участок освещаемой поверхности и измерятся в люксах (Лк). Один люкс соответствует одному люмену на один квадратный метр площади.

Как измерить освещенность конкретного объекта

Для измерения освещенности существует специальный измерительный прибор — люксметр. Он включает в свой состав датчик на основе фотоэлементов и прибор, который переводит сигналы датчика в значение в люксах.

Для удобства использования люксметра очень часто датчик делают выносным, используя соединительный кабель определенной длины. Таким приборов удобно производить измерения в труднодоступных местах.

При замерах необходимо контролировать наличие в непосредственной близости электромагнитных приборов, которые могут вносить искажения в измеряемый уровень.

Методики измерения и все применяемые при этом понятия и термины изложены в современной редакции ГОСТ Р 54944-2012.

Как измерить уровень освещенности в домашних условиях

Для грубого определения уровней освещенности без использования люксметра можно воспользоваться особенностью обычного цифрового фотоаппарата. Дело в том, что цифровая камера имеет встроенный измеритель освещенности, который определяет выдержку, диафрагму и чувствительность матрицы.

Для определения уровня света достаточно сфотографировать без вспышки белый лист бумаги в конкретном месте и в свойствах полученного снимка найти значения использованных параметров диафрагмы, выдержки и ISO. Программу для перевода этих величин в уровень освещенности данного места можно без труда найти в интернете.

Как измерить освещенность помещения без люксметра

График работы: Пн. — Пт. с 9:00 до 18:00
8 (800) 777-96-16 Бесплатный звонок по России
Заказать звонок
Написать нам

Можно ли измерить освещенность с помощью телефона?

Можно ли измерить освещенность с помощью телефона?

Работая со светом невозможно развиваться без ежедневного изучения тенденций и новинок рынка. Одним из последних наших открытий стало приложение, благодаря которому с помощь обычного смартфона можно замерять количество света в помещении. Безусловно, с профессиональной точки зрения мы не могли остаться равнодушными к такому вызову. Немецкий Институт Прикладной Светотехники (DIAL GmbH) опубликовали статью, в которой рассматривался именно интересовавший нас вопрос: может ли смартфон стать достойной заменой люксметру?

Люксметр против смартфона: может ли специальное приложение стать альтернативой измерительному прибору?

Если такая замена действительно себя оправдывает, то это стало бы не то чтоб революцией, но, как минимум, очень выгодным предложением. Посудите сами, люксметр — удовольствие недешевое. А вот смартфон есть практически у каждого. И специальные приложения либо бесплатные, или стоят дешево. Поскольку наша компания профессионально работает со светом, идея замера фотометрических параметров с помощью телефона нас умиляет. Но, справедливости и любопытства ради, мы решили провести эксперимент. Цель исследования: сравнение результатов работы соответствующих приложений с показателями нашего штатного люксметра.

Тестируемое оборудование

В нашем эксперименте принимали участие iphone разных серий, а также телефоны Sony, Samsung и Nokiа:

Производитель	Операционная система
iPhone5	iOS
iPhone 5S	iOS
iPhone 6	iOS
Sony Xperia Z1	Android
Sony Xperia Z2	Android
Samsung Galaxy S5	Android
Nokia Lumia 925	Windows Phone

Программное обеспечение

Мы выбрали следующие приложения (большинство из них бесплатны), и установили их на каждой из систем:

Название	Производитель	Операционная система	Возможность калибровки	Цена
Galactica Luxmeter	Flint Soft Ltd.	iOS	нет	—
LightMeter by whitegoods	Whitegoods	iOS	есть	—
LuxMeterPro Advanced	AM PowerSoftware	iOS	есть	7,99€
Luxmeter	KHTSXR	Android	есть	—
Light Meter Pro	Mannoun.Net	Android	есть	—
Lux Light Meter	Geogreenapps	Android	есть	—
Sensor List	Ryder Donahue	Windows Phone	есть	—

Для справки

Контрольное измерение произведено с помощью откалиброванного люксметра PRC Krochmann (Model 106e, специальная модель, класс А).

Используемые источники света

Для теста мы выбрали три различных источника света:

• галогенная лампа низкого напряжения;
• компактная люминесцентная лампа (цветовая температура 2700 K);
• LED (цветовая температура 3000 K).

Чтоб упростить наши исследования, мы решили оставить один источник света — LED.

Условия тестирования

Испытание проходило в помещении без источников дневного или искусственного освещения. На горизонтальной поверхности мы разместили источники света. На них поочередно устанавливалась освещенность 100 лк, 500 лк и 1000 лк. Фотометрическая головка нашего люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника. Затем, точно так же, мы размещали смартфоны с установленными приложениями. Фронтальная камера и датчик яркости находились там же, где до этого располагался фотометр.

Такое расположение подходило всем приложениям кроме платного «Luxmeter Pro Advanced», так как оно для измерения освещённости использует свет, отраженный от поверхности. В этом приложении также доступны настройки типов источника света, расстояния до него и т.д.

Некоторые приложения позволяли произвести калибровку, и, если была такая возможность, мы проводили ее в соответствии с инструкциями производителя, а именно на 100 лк.

Результаты

Во время нашего теста мы выяснили, что хотя в некоторых приложениях можно было произвести калибровку до определенного значения, определить его точно было достаточно сложно. Таким образом, или шаг был большим, либо значение в 100 лк вообще не устанавливалось (например, максимальное значение, которое удалось установить на iPhone 5 с LightMeter by whitegoods — 34 лк). Часто отклонения от контрольных значений оказывались весьма высокими (до 113% у Samsung Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При использовании эталонна 500 лк дисплей смартфона показывал 1,063 лк. Самое низкое отклонение в 3% было на iPhone 5 с «LightMeter by whitegoods». При 500 лк этот смартфон показывал 484 лк. В то же время, мы не можем утверждать, что именно эта комбинация всегда будет приводить к наименьшим возможным отклонениям. В случае использования значения 100 лк и этого же приложения, отклонение достигало 89%, а устройство показывало 11 лк.

Также мы заметили, что отображаемые значения на устройствах от Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных, в то время, как на iPhone существенно ниже. Среднее отклонение во всех приложениях на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone были приблизительно на 60% выше контрольных. Расхождение значений измеренных различными iPhone было на 60% ниже опорных.

Мы также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах от Samsung и Sony, показывали близкие значения. Скорее всего, в этих устройствах для измерения освещенности используется датчик яркости, а не камера.

В некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню с помощью комбинации *#0*#. Выбрав пункт «Датчик света», вы можете узнать предполагаемую освещенность без установки приложения. Так что в этом случае специальная программа может и не понадобиться. Тем не менее, показатели на этих устройствах также отклонились от эталонного значения в рамках 37%-113%.

Будут ли совпадать результаты на аналогичных смартфонах с одинаковыми приложениями?

Чтобы проверить это, мы использовали 4 идентичных iPhone 5 с установленными на них приложениями «Galactica Luxmeter» и «LightMeter by whitegoods». К сожалению, нас ждало разочарование. Все четыре смартфона показали совершенно разные показатели.

Мы считаем, что причиной таких колебаний является отличие комплектующих в телефонах. Такие отклонения пользователь не замечает при повседневном использовании, но при непосредственном тестировании они заметны.

Всегда ли есть процентное отклонение от эталонного значения?

Если вы всегда используете смартфон с одним и тем же приложением, вы можете предположить, что можно достаточно точно производить замеры, зная процентное отклонение от эталонного значения. Но всегда ли этот процент одинаковый?

Для того, чтобы проверить это, мы провели измерения освещённости на 10 лк, 100 лк, 1000 лк и 10000 лк с помощью iPhone 5 размещенным на оптической скамье в черной комнате. Увеличение яркости можно очень точно задавать путем регулировки расстояния между источником света и приемником.

В качестве источника излучения снова использовался светодиодный светильник с цветовой температурой 3000 K. В этом тесте мы рассмотрели показатели двух различных приложений. Оказалось, значения разных программ отклоняются друг от друга, в некоторых случаях до 358% (12 лк до 55 лк при эталоне 100 лк). Если рассмотреть процент отклонений от эталонных значений, то никакой закономерности мы не увидим.

При использовании приложения «Galactica Luxmeter» значения были выше контрольных на 180% при 10 лк и на 50% ниже эталонных значений при 10 000 лк. «LightMeter by whitegoods» было откалиброванным на 10 лк. При опорных 100 лк отклонение составило 88% в меньшую сторону, а при 10 000 лк — 59%. Значения всех остальных приложений были так же существенно ниже контрольных, а сам процент отклонений все время менялся.

К тому же, мы обнаружили, что измерения, проведенные с помощью передней и задней камеры показывают различные значения. К тому же, некоторые приложения никогда не показывают 0 лк, даже если на камеру свет не попадает и она закрыта «заглушкой».

Заключение

Результаты доказывают, что серьезные измерения освещенности возможны только с помощью профессионального оборудования. Оно оснащено откалиброванным датчиком, гарантирующим, что оценка освещенности будет проведена в соответствии с чувствительностью человеческого глаза при дневном свете. Кроме того, приборы позволяют измерить количество света в зависимости от угла падения луча. Смартфоны не могут сделать ни того, ни другого, в противном случае они не смогут выполнять свои функции как телефон.

Разработчики приложений не утверждают, что смартфоны могут заменить профессиональные приборы. Утверждение, что некоторые приборы позволяют провести калибровку звучит эффектно, но, к сожалению, технически почти невозможно установить нужное значение. Даже при использовании одного и того же приложения на идентичных смартфонах результаты оценки отличаются.

Поэтому, к сожалению, приложения на самом деле не слишком помогают, даже в том, чтобы получить общее представление об освещенности. Более того, результат может оказаться кардинально противоположным и ввести пользователя в заблуждение.

Поэтому, если вам действительно понадобится измерить освещенность, воспользуйтесь люксметром, а телефон оставьте для звонков любимым.

GetCurDir() != ‘/object-types/’ ) || (CSite::InDir(‘/ready-solutions/’) && $APPLICATION->GetCurDir() != ‘/ready-solutions/’ ) || $APPLICATION->GetDirProperty(«show_footer_form») == «Y» || $APPLICATION->GetCurDir() == «/») < -->

Мы стремимся сделать освещение по-настоящему эффективным

Обратитесь к нашим специалистам для подбора оптимального решения!

Как измерить освещенность помещения без люксметра

Растениеводы часто сталкиваются с тем, что солнечного света их питомцам катастрофически не хватает. Причинами могут быть короткий световой день, неудачное расположение окон и много другое. На помощь приходит искусственное освещение, но как определить – хватает ли его растениям? Для этого нужно измерить освещенность!

Человек не в силах определить абсолютную интенсивность источников света. Вспомните, как вы выходите из темного помещения в солнечный летний день и невольно прикрываете глаза от солнца – слишком ярко. Но проходит пара минут и глаз адаптируется. Теперь если зайти обратно в помещение, то опять некоторое время ничего не видно – слишком темно.

Для полноценного роста и развития растениям в большинстве случаев достаточно 10000 Люкс.

Освещенность помещения или конкретного места измеряется прибором — люксметром. Люксометр может измерить освещенность и выдать точный результат в люксах (лк) – единицах измерения освещенности. Например, освещенность на улице безлунной ночью составляет тысячные доли лк, в освещенной жилой комнате –50–80лк, а под солнечными лучами в летний полдень достигает 130000 лк.

Если у вас нет желания приобретать этот прибор — не беда, довольно приличные результаты измерений дает обычный фотоаппарат, исходя из текущей освещенности он автоматически делает настройки для снимка — выдержку/затвор и т.д. С помощью этих данных и нашей программы Вы можете установить уровень освещенности, который измерил Ваш фотоаппарат при съемке.

Для этого следуйте инструкциям, данным ниже и Вы получите результат с погрешностью в пределах 5-10 % (Лист располагайте на уровне, на котором находятся верхние листья растения, фотоаппарат не направляйте на источник света).

Расчет освещенности по снимку фотоаппарата

• Возьмите белый лист бумаги;
• Положите его на место, где необходимо провести замер освещенности;
• Сфотографируйте (без вспышки) его фотоаппаратом так, чтобы только он был на снимке (чтобы ф/а сфокусировался можно в центре листа нарисовать короткую линию);
• С помощью фотоаппарата или на компьютере просмотрите нужные значения получившегося снимка как на рисунке;
• Введите их ниже и нажмите рассчитать.