本发明涉及一种便携式平面照度计，壳盖的顶部每个圆通孔的上部放置余弦校正器，构成余弦校正器矩阵，圆通孔矩阵正下方依次设有遮光格矩阵、照度传感器矩阵、凹镜面矩阵和三色LED矩阵，主动齿轮轴位于各从动齿轮轴的中间位置，主动齿轮轴上的主动齿轮与两侧的从动齿轮轴上的从动齿轮啮合连接，主动齿轮上焊接一根矩形永磁杆；壳盖顶部内侧设有上铁芯，电路板上设有下铁芯；三色LED的阳极连接CPU的数模转换器端，阴极连接数据选择器MUX2；照度传感器通过数据选择器MUX1连接CPU的模数转换器ADC1，CPU的模数转换器ADC2连接温度传感器，CPU的三个控制信号输出端分别连接上铁芯、下铁芯和液晶显示器。
1.一种便携式平面照度计，包括照度传感器(1)矩阵、余弦校正器(4)矩阵、壳盖(5)、电路板(12)、底板(22)和三色LED(23)矩阵，其特征在于：所述壳盖(5)的顶部设有圆通孔(25)矩阵，每个圆通孔(25)的大小形状相同，圆通孔(25)上部放置余弦校正器(4)，相邻两个圆通孔(25)的中心距相等，构成余弦校正器矩阵，圆通孔(25)矩阵正下方依次设有与壳盖一体且侧边均垂直于壳盖(5)顶部的遮光格(3)矩阵、粘结在主动齿轮轴(9)和从动齿轮轴(10)的轴侧凸翼(24)平面上的照度传感器(1)矩阵、固定在电路板(12)上的凹镜面(2)矩阵和位于凹镜面内的三色LED(23)矩阵；所述圆通孔(25)矩阵的旁侧设有开关(6)和液晶显示器(8)；与底板(22)固定的电路板(12)上焊接有支架(11)、CPU及其外设电路、凹镜面(2)、三色LED(23)，所述主动齿轮轴(9)位于各从动齿轮轴(10)的中间位置，主动齿轮轴(9)和各从动齿轮轴(10)分别与各自的支架(11)连接，主动齿轮轴(9)上的主动齿轮(19)与两侧的从动齿轮轴(10)上的从动齿轮(13)啮合连接，相邻从动齿轮(13)之间啮合连接，各齿轮轴轴线等高且相互平行，各齿轮之间传动比均为1：1；所述主动齿轮(19)上焊接有一根矩形永磁杆(17)，其长边垂直于主动齿轮轴(9)的轴侧凸翼(24)平面及其上的照度传感器(1)平面；
所述壳盖(5)顶部内侧对应矩形永磁杆(17)处设有上铁芯(15)，所述电路板(12)上对应矩形永磁杆(17)处设有下铁芯(26)；所述照度传感器(1)处于水平向上位置时，每个余弦校正器(4)与其下方的圆通孔(25)、遮光格(3)、照度传感器(1)、凹镜面(2)、三色LED(23)的中心线均重合；所述三色LED(23)的阳极连接CPU的数模转换器DAC1～DAC3端口，阴极连接数据选择器MUX2；所述照度传感器(1)的信号端通过数据选择器MUX1连接CPU的模数转换器ADC1端口，CPU的模数转换器ADC2端口连接温度传感器(21)的输出端，CPU的三个控制信号输出端O1～O3分别连接上铁芯(15)、下铁芯(26)和液晶显示器(8)。
2.根据权利要求1所述的便携式平面照度计，其特征在于：所述壳盖(5)的左右两侧的空槽内分别嵌入左挡板(14)和右挡板(7)；所述液晶显示器(8)接收CPU的O3端的指令控制信号，按照度传感器(1)矩阵的布局，显示照度传感器(1)矩阵中各照度传感器(1)所测得的照度值。
3.根据权利要求2所述的便携式平面照度计，其特征在于：所述左挡板(14)下端设有左倒钩(29)，右挡板(7)下端设有右倒钩(27)，并分别嵌于壳盖(5)的左、右两侧的槽内，且左倒钩(29)和右倒钩(27)分别被槽壁弹性压缩，使得左、右挡板(14，7)与槽的静摩擦力大于挡板自重，当左挡板(14)或右挡板(7)从槽内被拉出遮挡光线时，所述左挡板(14)或右挡板(7)停留在任何位置而不会因自重下滑；当过度拉出左挡板(14)和右挡板(7)时，左倒钩(29)在左侧槽的左腔(30)内展开，而右倒钩(27)在右侧槽的右腔(28)内展开，阻止挡板被拉出槽外，保证挡板受压时倒钩收拢，回入槽内。
4.根据权利要求1所述的便携式平面照度计，其特征在于：每个三色LED(23)的发光端，位于凹镜面(2)的焦点，使得每个三色LED(23)发出的光线被凹镜面垂直向上反射，穿过正上方的遮光格(3)、圆通孔(25)、余弦校正器(4)，向壳盖(5)外射出发光，遮光格(3)的侧边均涂黑吸收下方三色LED(23)发出的杂散光，以免杂散光经相邻的余弦校正器(4)向外泄漏，而形成各色光线的互相干扰；所述CPU通过控制地址线A1……Am使得数据选择器MUX2分时将各个三色LED(23)的阴极轮流接地，并由数模转换器DAC1～DAC3端的电信号值组合使各个三色LED(23)发出对应其正上方照度传感器(1)所测照度的光颜色。
5.根据权利要求1所述的便携式平面照度计，其特征在于：所述主动齿轮轴(9)和从动齿轮轴(10)的轴侧凸翼(24)处径向截面呈矩形，而轴其余处的径向截面呈圆形，每根齿轮轴均贯穿一列遮光格(3)的凹槽(31)；主动齿轮轴(9)与主动齿轮(19)呈一体，每根从动齿轮轴(10)与其上的从动齿轮(13)为一体，主动齿轮轴(9)和从动齿轮轴(10)的两端分别通过轴承与支架(11)连接，且各齿轮轴、轴承，以及支架均由良导体金属制成，所述照度传感器(1)的零线均与其所在的轴侧凸翼(24)焊接，支架(11)则与电路板(12)上的零线焊接，所述照度传感器(1)的零线通过主动齿轮轴(9)或从动齿轮轴(10)及其轴承和支架(11)与电路零线接通；所述照度传感器(1)的信号线采用良导体金属制成的细簧丝(20)，并从主动齿轮轴(9)或从动齿轮轴(10)垂下，与电路板(12)上的数据选择器MUX1焊接连接。
6.根据权利要求1所述的便携式平面照度计，其特征在于：初始测量状态下，所述永磁杆(17)磁极S在上，磁极N在下，永磁杆(17)的长边垂直于底板(22)，长边的一侧上粘结绝缘缓冲上垫(16)，且绝缘缓冲上垫(16)紧靠固定在壳盖(5)顶部内侧的上铁芯(15)下端，长边的另一侧上粘结绝缘缓冲下垫(18)，且绝缘缓冲下垫(18)紧靠固定在电路板(12)上的下铁芯(26)上端；当CPU的O2端输出低电平，O1端输出高电平时，所述下铁芯(26)断电，而上铁芯(15)通电，使得上铁芯(15)形成S极在上而N极在下的电磁铁，上铁芯(15)的N极与永磁杆(17)磁极S相吸，将永磁杆(17)吸牢固定，上铁芯(15)与永磁杆(17)之间的绝缘缓冲上垫(16)受压起防撞缓冲和电气绝缘作用，同时绝缘缓冲下垫(18)被永磁杆(17)和下铁芯(26)压迫，起防撞缓冲作用，主动齿轮轴(9)和从动齿轮轴(10)上的轴侧凸翼(24)平面平行于底板(22)，当照度计平放在作业面上时，各轴侧凸翼上的照度传感器(1)处于同一水平面，其中心位于余弦校正器(4)与三色LED(23)的中心线上，构成照度测量矩阵，所述照度测量矩阵接受外界自上而下穿透余弦校正器而来的光照，向数据选择器MUX1输出照度电信号，CPU通过控制地址线A1……Am使得数据选择器MUX1分时将各路照度电信号输入CPU的模数转换器ADC1，同时模数转换器ADC2接收温度传感器(21)输出的实时温度信号，该实时温度信号供CPU计算照度时作温度补偿；CPU计算出各个照度值和所对应的三色信号后，进入显示状态；
当CPU的O2端输出高电平，O1端输出低电平时，所述上铁芯(15)断电，下铁芯(26)通电，形成上端是N极而下端是S极的电磁铁，使得永磁杆(17)下端N极与下铁芯(26)N极相斥，而永磁杆(17)上端S极与下铁芯(26)N极相吸，导致永磁杆(17)带动主动齿轮(19)、主动齿轮轴(9)及其轴侧凸翼(24)上的照度传感器(1)旋转，同时通过齿轮啮合传动，带动从动齿轮(13)、从动齿轮轴(10)及其轴侧凸翼(24)上的照度传感器(1)旋转；当旋转达到90°时，永磁杆(17)的S极撞向下铁芯(26)N极，永磁杆(17)的N极撞向上铁芯(15)底部，绝缘缓冲上垫(16)起防撞缓冲作用，绝缘缓冲下垫(18)起防撞缓冲和电气绝缘作用，将永磁杆(17)被下铁芯(26)吸牢固定，使永磁杆(17)的长边转至水平位置，并使各轴侧凸翼(24)和照度传感器(1)也都旋转至与底板垂直，所述CPU通过控制输出端O3使液晶显示器(8)显示照度值矩阵，CPU控制地址线A1……Am和数模转换器DAC1～DAC3输出，分时循环接通三色LED(23)矩阵中每个三色LED(23)，使之发出的光颜色与照度值对应，用户的视觉暂留使之能同时观察到三色LED(23)矩阵所发出的各色光分布，从而直观了解照度传感器(1)所测得的平面照度分布；
然后CPU再发出指令信号使下铁芯(26)断电，上铁芯(15)通电，返回到测量状态，即轴侧凸翼(24)和照度传感器(1)又转回水平位置继续测量……，由CPU控制不断重复上述测量状态和显示状态，不断实现平面照度的实时测量和显示。
7.根据权利要求6所述的便携式平面照度计，其特征在于：所述CPU控制不断重复测量状态和显示状态时，所有的轴侧凸翼(24)和照度传感器(1)同时不断绕轴往复旋转而呈现水平、垂直、水平、垂直……的位置变化，达到在照度计内搅拌空气的效果，使得照度计内空气温度均匀，所述温度传感器(21)固定在壳盖(5)内近中央处，其所测得的空气温度可代表照度计内各处的空气温度，便于照度计内设置温度补偿电路。
8.根据权利要求4或6所述的便携式平面照度计，其特征在于：所述三色LED(23)接收数模转换器DAC1～DAC3驱动信号后，发出不同颜色的光，光的颜色表示其正上方照度传感器所测照度值的范围，用七色可见光的红色表示：照度<100lx；橙色表示：100lx≤照度<300lx；
黄色表示：300lx≤照度<500lx；绿色表示：500lx≤照度<2000lx；青色表示：2000lx≤照度<
5000lx；蓝色表示：5000lx≤照度<10000lx；紫色表示：照度≥10000lx，根据不同的发光颜色直观了解平面上哪些区域适宜书写作业，哪些区域则需要提升或降低照度。
9.根据权利要求1所述的便携式平面照度计，其特征在于：所述凹镜面(2)用抛光金属镜面作为开口向上凹面，且凹面最大水平半径小于壳盖(5)的圆通孔半径，凹面底部有通孔，每个三色LED(23)的引脚穿过该通孔，与电路板(12)上的数模转换器DAC1～DAC3端口以及数据选择器MUX2端口焊接。
便携式平面照度计
技术领域
[0001] 本发明涉及一种室内照度计,特别涉及一种用于测量少年儿童书写作业区域照度的便携式的室内局部平面照度计。
背景技术
[0002] 我国少年儿童学习任务较重，长期处于书写和阅读过程中，而桌面或屏幕照度是否合适，多依靠家长或教师的主观判断，缺乏对照度值的实时监测，尤其常有学生沉浸于作业中，对环境逐渐昏暗和自己坐姿偏差遮挡光线不自知，也无人监管，这些情况成为学生近视率多年居高不下的原因之一。
[0003] 室内书写和阅读区域是一个局部的作业面而不是某个点，作业面内各处的照度会有差异，例如阅读区域灯光照度刺眼，而书写区域照度昏暗，均会损伤视力，故不能用作业面内某一点的照度值表征整个面的照度，也不能用作业面的平均照度值表征整个面的照度。而目前的照度计要么只配备一个只能测量某一点照度的照度传感器，导致测量整个作业面的照度需要多次测量，尤其对较大区域的照度测量尚欠简便，例如专利公开号CN104406688B公开的一种语音提示的学生学习用光照度测试装置等，要么只显示四只照度传感器检测点的平均照度值，例如专利公开号CN102538959A公开的一种四传感器式照度计等，不能同时测量整个平面内各处的照度，并同时显示各处的照度情况。
[0004] 在生活中，许多成年人和少年儿童尚不具备光照度相关方面的知识，掌握常规照度计以lx单位的照度值有难度，为此专利公开号CN102818626B公开了一种用数个不同颜色和亮度的单色LED定性表示某一点的照度测量值的方法，但其指示某一点的照度太暗，偏暗，……，太亮，就须用5个不同的灯并配合文字说明，较为复杂，而且仍无法同时测量与显示作业面上的各处照度情况。
[0005] 因此目前需要一种能够便于家长、老师和少年儿童便携使用，实时指示作业面上各处照度的新型平面照度计。
发明内容
[0006] 本发明是要提供一种用于局部平面照度指示的便携式平面照度计，以解决现有技术中存在的上述缺陷。
[0007] 本发明的技术方案是：一种便携式平面照度计，包括照度传感器矩阵、余弦校正器矩阵、壳盖、电路板、底板和三色LED矩阵，所述壳盖的顶部设有圆通孔矩阵，每个圆通孔的大小形状相同，圆通孔上部放置余弦校正器，相邻二个圆通孔的中心距相等，构成余弦校正器矩阵，圆通孔矩阵正下方依次设有与壳盖一体且侧边均垂直于壳盖顶部的遮光格矩阵、粘结在主动齿轮轴和从动齿轮轴的轴侧凸翼上的照度传感器矩阵、固定在电路板上的凹镜面矩阵和位于凹镜面内的三色LED矩阵；圆通孔矩阵的旁侧设有开关和液晶显示器，与底板固定的电路板上焊接有支架、CPU及其外设电路、凹镜面、三色LED，所述主动齿轮轴位于各从动齿轮轴的中间位置，主动齿轮轴和各从动齿轮轴分别与各自的支架连接，主动齿轮轴上的主动齿轮与两侧的从动齿轮轴上的从动齿轮啮合连接，相邻从动齿轮之间也啮合连接，各齿轮轴轴线等高且相互平行，各齿轮之间传动比均为1：1；所述主动齿轮上焊接有一根矩形永磁杆，其长边垂直于主动齿轮轴的轴侧凸翼平面及其上的照度传感器平面；所述壳盖顶部内侧对应矩形永磁杆处设有上铁芯，所述电路板上对应矩形永磁杆处设有下铁芯；所述照度传感器处于水平向上位置时，每个余弦校正器与其下方的圆通孔、遮光格、照度传感器、凹镜面、三色LED的中心线均重合；所述三色LED的阳极连接CPU的数模转换器DAC1～DAC3端口，阴极连接数据选择器MUX2；所述照度传感器的输出端通过数据选择器MUX1连接CPU的模数转换器ADC1端口，CPU的模数转换器ADC2端口连接温度传感器的输出端，CPU的三个控制信号输出端O1～O3分别连接上铁芯、下铁芯和液晶显示器。
[0008] 进一步，所述壳盖的左右两侧的空槽内分别嵌入左挡板和右挡板，所述液晶显示器接收CPU的O3端的指令控制信号，按照度传感器矩阵的布局，显示照度传感器矩阵中各照度传感器所测得的照度值。
[0009] 进一步，所述左挡板下端设有左倒钩，右挡板下端设有右倒钩，并分别嵌于壳盖的左、右两侧的槽内，且左倒钩和右倒钩分别被槽壁弹性压缩，使得左、右挡板与槽的静摩擦力大于挡板自重，当左挡板或右挡板从槽内被拉出遮挡光线时，所述左挡板或右挡板停留在任何位置而不会因自重下滑；当过度拉出左挡板和右挡板时，左倒钩在左侧槽的左腔内展开，而右倒钩在右侧槽的右腔内展开，阻止挡板被拉出槽外，保证挡板受压时倒钩收拢，回入槽内。
[0010] 进一步，每个三色LED的发光端，位于凹镜面的焦点，使得每个三色LED发出的光线被凹镜面垂直向上反射，穿过正上方的遮光格、圆通孔、余弦校正器，向壳盖外射出发光，遮光格的侧边均涂黑吸收下方三色LED发出的杂散光，以免杂散光经相邻的余弦校正器向外泄漏，而形成各色光线的互相干扰；所述CPU通过控制地址线A1……Am使得数据选择器MUX2分时将各个三色LED的阴极轮流接地，并由数模转换器DAC1～DAC3端的电信号值组合使各个三色LED发出对应其正上方照度传感器所测照度的光颜色。
[0011] 进一步，所述主动齿轮轴和从动齿轮轴的轴侧凸翼处径向截面呈矩形，而轴其余处的径向截面呈圆形，每根齿轮轴均贯穿一列遮光格的凹槽；主动齿轮轴与主动齿轮是一体的，每根从动齿轮轴与其上的从动齿轮是一体的，主动齿轮轴和从动齿轮轴的两端分别通过轴承与支架连接，且各齿轮轴、轴承，以及支架均由良导体金属制成，所述照度传感器的零线均与其所在的轴侧凸翼焊接，支架则与电路板上的零线焊接，所述照度传感器的零线通过主动齿轮轴或从动齿轮轴及其轴承和支架与电路零线接通；所述照度传感器的信号线采用良导体金属制成的细簧丝，并从主动齿轮轴或从动齿轮轴垂下，与电路板上的数据选择器MUX1焊接连接。
[0012] 进一步，初始测量状态下，所述永磁杆磁极S在上，磁极N在下，永磁杆的长边垂直于底板，长边的一侧上粘结绝缘缓冲上垫，且绝缘缓冲上垫紧靠固定在壳盖顶部内侧的上铁芯下端，长边的另一侧上粘结绝缘缓冲下垫，且绝缘缓冲下垫紧靠固定在电路板上的下铁芯上端；当CPU的O2端输出低电平，O1端输出高电平时，所述下铁芯断电，而上铁芯通电，使得上铁芯形成S极在上而N极在下的电磁铁，上铁芯的N极与永磁杆磁极S相吸，将永磁杆吸牢固定，上铁芯与永磁杆之间的绝缘缓冲上垫受压起防撞缓冲和电气绝缘作用，同时绝缘缓冲下垫被永磁杆和下铁芯压迫，起防撞缓冲作用，主动齿轮轴和从动齿轮轴上的轴侧凸翼平面平行于底板，当照度计平放在作业面上时，各轴侧凸翼上的照度传感器处于同一水平面，其中心位于余弦校正器与三色LED的中心线上，构成照度测量矩阵，所述照度测量矩阵接受外界自上而下穿透余弦校正器而来的光照，向数据选择器MUX1输出照度电信号，CPU通过控制地址线A1……Am使得数据选择器MUX1分时将各路照度电信号输入CPU的模数转换器ADC1，同时模数转换器ADC2接收温度传感器输出的实时温度信号，该实时温度信号供CPU计算照度时作温度补偿；CPU计算出各个照度值和所对应的三色信号后，进入显示状态；当CPU的O2端输出高电平，O1端输出低电平时，所述上铁芯断电，下铁芯通电形成上端是N极而下端是S极的电磁铁，使得永磁杆下端N极与下铁芯N极相斥，而永磁杆上端S极与下铁芯N极相吸，导致永磁杆带动主动齿轮、主动齿轮轴及其轴侧凸翼上的照度传感器旋转，同时通过齿轮啮合传动，带动从动齿轮、从动齿轮轴及其轴侧凸翼上的照度传感器旋转；当旋转达到90°时，永磁杆的S极撞向下铁芯N极，永磁杆的N极撞向上铁芯底部，绝缘缓冲上垫起防撞缓冲作用，绝缘缓冲下垫起防撞缓冲和电气绝缘作用，下铁芯将永磁杆吸牢固定，使永磁杆的长边转至水平位置，并使各轴侧凸翼和照度传感器也都旋转至与底板垂直，所述CPU通过控制输出端O3使液晶显示器显示照度值矩阵，CPU控制地址线A1……Am和数模转换器DAC1～DAC3输出，分时循环接通三色LED矩阵中每个三色LED，使之发出的光颜色与照度值对应，用户的视觉暂留使之能同时观察到三色LED矩阵所发出的各色光分布，从而直观了解照度传感器所测得的平面照度分布；然后CPU再发出指令信号使下铁芯断电，上铁芯通电，返回到测量状态，即轴侧凸翼和照度传感器又转回水平位置，继续测量……，由CPU控制不断重复上述测量状态和显示状态，不断实现平面照度的实时测量和显示。
[0013] 进一步，所述CPU控制不断重复测量状态和显示状态时，所有的轴侧凸翼和照度传感器同时不断绕轴往复旋转而呈现水平、垂直、水平、垂直……的位置变化，达到在照度计内搅拌空气的效果，使得照度计内空气温度均匀，所述温度传感器固定在壳盖内近中央处，其所测得的空气温度可代表照度计内各处的空气温度，便于照度计内设置温度补偿电路。
[0014] 进一步，所述三色LED接收数模转换器DAC1～DAC3驱动信号后，发出不同颜色的光，光的颜色表示其正上方照度传感器所测照度值的范围，用七色可见光的红色表示：照度<100lx；橙色表示：100lx≤照度<300lx；黄色表示：300lx≤照度<500lx；绿色表示：500lx≤照度<2000lx；青色表示：2000lx≤照度<5000lx；蓝色表示：5000lx≤照度<10000lx；紫色表示：照度≥10000lx，根据不同的发光颜色能直观了解平面上哪些区域适宜书写作业，哪些区域则需要提升或降低照度。
[0015] 进一步，所述凹镜面用抛光金属镜面作为开口向上凹面，且凹面最大水平半径小于壳盖的圆通孔半径，凹面底部有通孔，每个三色LED的引脚穿过该通孔，与电路板上的数模转换器DAC1～DAC3端口以及数据选择器MUX2端口焊接。
[0016] 本发明的有益效果在于：本发明的便携式平面照度计，利用可旋转照度传感器矩阵和三色LED矩阵的上下结构，解决了对平面上各点既要测量照度，又要显示照度值的问题；用机械结构兼做电路导线，解决了便携式装置内难以敷设大量导线问题；用轴侧凸翼与照度传感器矩阵同时旋转，使得本装置内各处空气温度趋于均匀，简化了对各处照度传感器的温度补偿问题；用三色LED矩阵的发光颜色对平面内多点照度测量值的定性直观显示，把常规照度计的点照度测量扩展为平面照度测量，使得家庭和学校对青少年室内作业平面内的照度分布一目了然，有利于青少年视力保护；拉出的左挡板或右挡板用于模拟青少年做作业时，其左侧或右侧的遮挡物对作业面照度的影响，以便预先确定作业面附近能否叠放书、笔记等资料。
附图说明
[0017] 图1是本发明的便携式平面照度计电路原理图；
[0018] 图2是本发明的便携式平面照度计俯视图及其局部剖视图；
[0019] 图3是本发明的便携式平面照度计测量状态的A-A向剖视图；
[0020] 图4是本发明的便携式平面照度计显示状态的A-A向剖视图；
[0021] 图5是本发明的便携式平面照度计测量状态的B-B向剖视图；
[0022] 图6是本发明的便携式平面照度计显示状态的B-B向剖视图。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 如图1所示，便携式平面照度计电路原理图，开关SB闭合CPU通电，进入测量状态：
[0025] CPU的O2端口输出低电平，三极管T2截止，下铁芯26断电；O1端口输出高电平，三极管T1饱和，上铁芯15通电；O3端口指令液晶显示器清屏；数模转换器DAC1～DAC3端口输出低电平，n个三色LED的D1～Dn都不发光；CPU指令地址线A1……Am的电平变化，使得n个照度传感器E1～En依次被数据选择器MUX1接至模数转换器ADC1，供CPU采集照度信号，而模数转换器ADC2则接收温度传感器输出的实时温度信号，供CPU计算照度时作温度补偿。在空间位置上，照度传感器的Ei应位于三色LED的Di的正上方。
[0026] CPU求出n个照度值和对应的三色驱动信号值之后，切换到显示状态：
[0027] CPU不接收模数转换器ADC1和ADC2的输入；O1端口输出低电平，三极管T1截止，上铁芯15断电；O2端口输出高电平，三极管T2饱和，下铁芯26通电；即便照度传感器是10ⅹ10矩阵的平面照度测量，n＝100，故便携式装置对此种多点的大量数据显示，采用O3端口指令液晶显示器分页显示照度传感器矩阵中E1～En的测量值方法；CPU指令地址线A1……Am电平变化，使得数据选择器MUX2依次把D1～Dn三色LED的阴极接至GND端而达到依次选通三色LED的效果，对被选通的三色LED的Di，CPU通过数模转换器DAC1～DAC3端口输出照度传感器Ei测量值所对应的三色驱动信号，令Di发光，用发光颜色定性表示其上方照度传感器Ei所测照度。当循环驱动n个三色LED发光时，根据人体视觉暂留，观察者能看到整个平面上各点的照度显示。本发明根据平面上的各点照度分布，最终要确定适合青少年做作业的局部区域，因此定性显示是主要显示方式，而液晶显示器的定量分页显示不便于用户同时观察各点照度值，可作为辅助显示方式。显示状态结束，CPU再切换到测量状态，进行下一次测量。由此，CPU不断切换测量状态和显示状态，就实现了平面照度的实时测量和显示，直至开关SB切断电源。
[0028] 如图2所示便携式平面照度计俯视图及其局部剖视图，包括壳盖5、壳盖左侧的左挡板14和右侧的右挡板7、壳盖正面的开关6与液晶显示器8、壳盖5正面集中布置的余弦校正器4矩阵，各余弦校正器4经其正下方的圆通孔25矩阵与遮光格3矩阵相通，每个遮光格3的四侧边都与壳盖5顶面垂直，径向截面都是相同的正方形，遮光格3矩阵正下方是处于同一平面内的各金属齿轮轴以及粘结于轴侧凸翼24的照度传感器1构成的照度传感器矩阵，其正下方是凹镜面2矩阵。各齿轮轴及其齿轮是金属一体的，其二端通过轴承与电路板12上的支架11连接，各齿轮轴的轴线位于同一平面内相互平行，主动齿轮轴9位于各齿轮轴的中间位置，其二侧是多根从动齿轮轴10。
[0029] 该照度计放在作业平面上正常使用时，其俯视图如图2所示。开关6闭合后的初始状态是图2所示的测量状态，在CPU控制下，主动齿轮19通过1：1啮合传动，所有齿轮同时旋转，使各照度传感器1处于同一水平面，并同时向上状态，外界光线穿透余弦校正器4照射到照度传感器1，照度传感器矩阵就输出该平面各点的照度信号。届时每个余弦校正器4与其正下方的圆通孔25、遮光格3、水平向上的照度传感器1的中心线重合，且每一行的中心线处于同一平面内，每一列的中心线处于同一平面内，且各中心线相互平行。
[0030] 如图3所示便携式平面照度计测量状态的A-A向剖视图，壳盖5的顶面于侧面互相垂直，其顶部是一列圆通孔25，每个圆通孔25的上部放置余弦校正器4构成一列余弦校正器，圆通孔的下部半径小于上部半径从而支撑余弦校正器4，壳盖5顶部内侧是与壳盖一体的一列遮光格3，每个遮光格的侧边等间距，且都与壳盖5顶面垂直，遮光格3的下方是粘结在主动齿轮轴9的轴侧凸翼24上的一列照度传感器1，主动齿轮轴9贯穿其正上方一列遮光格3的凹槽31，与底板22固定的电路板12上焊接了支架11、CPU及其外设电路、一列凹镜面2、一列三色LED23，支架11支撑着主动齿轮轴9和端部焊接了一根矩形永磁杆17的主动齿轮19，主动齿轮19和主动齿轮轴9是金属一体的。温度传感器21固定在照度计内近中央处。
[0031] 测量状态下，垂直固定在壳盖5顶部内侧的上铁芯15通电，下铁芯26断电，使上铁芯15成为S极在上端而N极在下端的电磁铁，该N极与永磁杆17的S极相吸，于是永磁杆17的S极受吸引力而带动主动齿轮19一起绕轴转动到永磁杆17的长边与底板22垂直，永磁杆与上铁芯15的下端吸合后停止转动；通过1：1啮合传动，主动齿轮19的旋转驱动二侧的从动齿轮共同旋转，各齿轮轴旋转至轴侧凸翼24平面上的各照度传感器1达到正面水平向上时停止运动，即在图示状态下照度传感器1正面向上，接受外界光照，输出照度信号供CPU采集，同时温度传感器21也输出所测温度信号供CPU采集。照度传感器1的信号线是金属细簧丝20，从齿轮轴垂下，与电路板12上的数据选择器MUX1焊接连接。由于便携式装置的齿轮轴半径细，各齿轮轴90°旋转而导致该细簧丝20的形变也小，该细簧丝20仅发生满足胡克定律的弹性伸缩，能达到抗震和抗形变效果，且对它作为电路信号线没有影响。
[0032] 凹镜面2用抛光金属镜面作为开口向上凹面，凹面底部有通孔，且凹面最大水平半径小于壳盖5的圆通孔半径，每个三色LED23的引脚穿过该通孔，与电路板12上的数模转换器端口DAC1～DAC3以及数据选择器MUX2端口焊接。底板22通过螺钉与壳盖5固定。
[0033] 如图4所示便携式平面照度计显示状态的A-A向剖视图，是在图3基础上，对上铁芯15断电，而下铁芯26通电，使得永磁杆17的S极受下铁芯吸引，于是永磁杆17的S极受吸引力而带动主动齿轮19一起绕轴旋转90°，永磁杆17的长边转到水平位置，其长边粘结的绝缘缓冲上垫16紧靠上铁芯15下端，长边粘结的绝缘缓冲下垫18紧靠下铁芯上端，通过1：1啮合传动，主动齿轮19旋转驱动二侧的从动齿轮共同旋转，各齿轮轴旋转至轴侧凸翼24上的各照度传感器1与底板22垂直位置。
[0034] 为了实现照度计对平面照度的实时测量和显示，CPU需不断切换图3的测量状态和图4的显示状态，使得各轴侧凸翼24及其上的各照度传感器1往复90°旋转运动，使得照度计内空气温度均匀，故只需一个温度传感器21固定在壳盖5内近中央处，其所测得的空气温度就可代表照度计内各处的空气温度，该结构便于照度计内设置温度补偿电路。
[0035] 在此显示状态，三色LED23分时被CPU的数模转换器DAC1～DAC3信号所驱动，发出其正上方照度传感器1的测量值所对应的发光颜色，例如红色表示：照度<100lx；橙色表示：100lx≤照度<300lx；黄色表示：300lx≤照度<500lx；绿色表示：500lx≤照度<2000lx；青色表示：2000lx≤照度<5000lx；蓝色表示：5000lx≤照度<10000lx；紫色表示：照度≥
10000lx，而通常黄色代表的300～500lx可完成一般视觉作业，绿色代表的500～2000lx可完成对视觉有一定要求的作业，故使用者只需看到发光颜色就知道该区域是否适合做作业，以及是否需要增加或降低局部照度。由于每个三色LED23的发光端均位于凹镜面2的焦点，使得三色LED23发出的光线大多被凹镜面垂直向上反射，穿过正上方的遮光格3、圆通孔
25、余弦校正器4，向壳盖5外射出发光，遮光格各侧边均涂黑吸收下方三色LED发出的杂散光，以免杂散光经相邻的余弦校正器4向外泄漏，而形成各色光线的互相干扰。处于垂直位置的轴侧凸翼和照度传感器1的水平截面远小于圆通孔25的水平截面，故其对反射光线的遮挡作用可忽略不计，反射光线绝大部分射出壳盖5。
[0036] 如图5所示便携式平面照度计测量状态的B-B向剖视图，壳盖5的左右二侧的空槽内分别嵌入左挡板14和右挡板7，左挡板14下端有左倒钩29，右挡板7下端有右倒钩27，二种挡板均由塑料制成，且倒钩被槽壁弹性压缩，使得挡板与槽的静摩擦力大于挡板自重，挡板被从槽内拉出遮挡光照时，挡板能停留在任何位置而不会因自重下滑；右挡板7被过度拉出，右倒钩27在右侧槽的右腔内展开，阻止了右挡板被拉出槽外，也能保证挡板受压时倒钩收拢，能回入槽内。
[0037] 被拉出的右挡板7用于模拟青少年做作业过程中，来自右侧的光线被遮挡的情况，这导致某些照度传感器1的测量值降低，照度计显示的各点照度分布将与无遮挡时不同，由此可在作业前预知其右侧能否叠放书、笔记等资料等。若拉出左挡板14，则能模拟来自左侧的光线被遮挡情况。
[0038] 主动齿轮轴9上的主动齿轮19与两侧的从动齿轮轴10上的从动齿轮13啮合连接，相邻从动齿轮10之间也啮合连接，各齿轮轴轴线等高且相互平行。各齿轮轴及与其一体的齿轮，通过轴承与支架11连接，支架11焊接在电路板12的零线上，各齿轮轴及其二端的轴承和支架均是良导体金属，例如铜，使得各齿轮轴既是机械零件，也可视为电路零线的延伸段；电路板12固定在底板22上，底板与壳盖5通过螺钉固定。垂直固定在壳盖5顶部内侧的上铁芯15通电，下铁芯26断电，使上铁芯15成为S极在上端而N极在下端的电磁铁，该N极与焊接在主动齿轮19上的永磁杆17的S极相吸，于是永磁杆17的S极受吸引力而带动主动齿轮19一起绕轴转动到永磁杆17的长边与底板22垂直，永磁杆17长边粘结的绝缘缓冲上垫16紧靠上铁芯15下端，长边粘结的绝缘缓冲下垫18紧靠下铁芯26上端，绝缘缓冲上垫16在铁芯与永磁杆碰撞时，既起防撞缓冲作用，又起电气绝缘作用，使上铁芯15的线圈与永磁杆17电气隔离，绝缘缓冲下垫18则起防撞缓冲作用。通过1：1啮合传动，主动齿轮19旋转使得各从动齿轮一起转动，该转动使得照度传感器均处于水平向上接受外界光照而输出照度信号测量值，被CPU采集。
[0039] 如图6所示便携式平面照度计显示状态的B-B向剖视图，在图5基础上，上铁芯15断电，下铁芯26通电形成上端是N极而下端是S极的电磁铁，使得永磁杆17下端N极与下铁芯26的N极相斥，而永磁杆17上端S极与下铁芯26的N极相吸，从而使永磁杆17带动主动齿轮19和主动齿轮轴9旋转，同时通过1：1齿轮啮合传动，带动各从动齿轮13和从动齿轮轴10旋转；当旋转达到90°时，永磁杆17的S极撞向下铁芯26的N极，而永磁杆17的N极撞向上铁芯15的底部，绝缘缓冲下垫18既起防撞缓冲作用，又起电气绝缘作用，使下铁芯26的线圈与永磁杆17电气隔离，绝缘缓冲上垫16则起防撞缓冲作用。届时各轴侧凸翼和照度传感器都将与底板22垂直，届时进入显示状态，CPU指令三色LED和液晶显示器作照度显示。
