UltraV: prenosni UV-indeksni merilnik: 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ker se zaradi dermatološke težave nisem mogel izpostaviti soncu, sem čas, ki bi ga preživel na plaži, porabil za izdelavo merilnika ultravijoličnih žarkov. UltraV.

Zgrajen je na Arduino Nano rev3 z UV senzorjem, DC/DC pretvornikom za dvig napetosti 3v baterije in majhnim zaslonom OLED. Moj glavni cilj je bil, da bi bil prenosljiv, tako da bi lahko brez težav poznal UV-indeks v vsakem trenutku in kjer koli.

Korak: Deli in komponente

• Mikrokrmilnik Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV senzor
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• MT3608 DC-DC povečanje
• CR2 baterija
• Držalo za baterije CR2
• stikalo
• ohišje ohišja

2. korak: Senzor

ML8511 (Lapis Semiconductors) je UV -senzor, ki je primeren za pridobivanje UV -jakosti v zaprtih prostorih ali na prostem. ML8511 je opremljen z notranjim ojačevalnikom, ki pretvarja fototok v napetost, odvisno od jakosti UV. Ta edinstvena funkcija ponuja enostaven vmesnik za zunanja vezja, kot je ADC. V načinu izklopa je tipični tok v stanju pripravljenosti 0,1 µA, kar omogoča daljšo življenjsko dobo baterije.

Lastnosti:

• Fotodioda, občutljiva na UV-A in UV-B
• Vgrajen operacijski ojačevalnik
• Analogni izhod napetosti
• Nizek napajalni tok (300 µA tip.) In nizek tok v pripravljenosti (0,1 µA tip.)
• Majhen in tanek površinski nosilec (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, 12-polni keramični QFN)

Na žalost nisem imel možnosti najti nobenega UV-prozornega materiala za zaščito senzorja. Vsaka vrsta prozornega pokrova, ki sem ga preizkusil (plastika, steklo itd.), Je zmanjšala UV -merjenje. Zdi se, da je boljša izbira kremenčevo steklo iz silicijevega dioksida, vendar ga po razumni ceni nisem našel, zato sem se odločil, da pustim senzor zunaj škatle, na prostem.

3. korak: Operacije

Če želite izmeriti ukrep, preprosto vklopite napravo in jo za nekaj sekund usmerite proti soncu, pri čemer naj bo poravnana s smerjo sončnih žarkov. Nato poglejte na zaslonu: indeks na levi vedno prikazuje takojšnjo meritev (po eno na vsakih 200 ms), medtem ko je odčitavanje na desni največji odčitek, ki ste ga prebrali med to sejo: to je tisto, kar potrebujete.

V spodnjem levem delu zaslona je navedena tudi ekvivalentna nomenklatura WHO (NIZKA, ZMERNA, VISOKA, ZELO VISOKA, EKSTREMNA) za izmerjeni UV-indeks.

4. korak: Napetost baterije in branje

Izberem baterijo CR2, za njeno velikost in zmogljivost (800 mAh). Poleti sem uporabljal UltraV, baterija pa še vedno bere 2,8 v, zato sem z izbiro zelo zadovoljen. Med delovanjem vezje izprazni približno 100 mA, vendar odčitavanje ne traja več kot nekaj sekund. Ker je nazivna napetost akumulatorja 3v, sem dodal DC-DC stopnjevalni pretvornik, ki je napetost dvignil do 9 voltov, in ga priključil na pin Pin.

Za prikaz napetosti baterije sem uporabil analogni vhod (A2). Analogne vhode Arduino lahko uporabite za merjenje enosmerne napetosti med 0 in 5 V, vendar ta tehnika zahteva kalibracijo. Za umerjanje potrebujete multimeter. Najprej napajajte vezje s svojo zadnjo baterijo (CR2) in ne uporabljajte napajanja USB iz računalnika; izmerite 5V na Arduinu iz regulatorja (najdete ga na Arduino 5V pin): ta napetost se privzeto uporablja za referenčno napetost Arduino ADC. Zdaj v skico vnesite izmerjeno vrednost (recimo, da sem prebral 5.023):

napetost = ((dolga) vsota / (dolga) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024,0;

Na skici merim napetost kot povprečje več kot 10 vzorcev.

5. korak: Shema in povezave

6. korak: Programska oprema

Za zaslon sem uporabil U8g2lib, ki je zelo prilagodljiv in zmogljiv za tovrstne zaslone OLED, kar omogoča široko izbiro pisav in dobre funkcije pozicioniranja.

Kar zadeva odčitavanje napetosti iz ML8511, sem kot osnovo za pretvornik ADC uporabil referenčni zatič Arduino 3.3v (natančno znotraj 1%). Tako lahko z analogno-digitalno pretvorbo na 3.3V vhodu (s priključitvijo na A1) in nato primerjavo tega odčitka z odčitkom s senzorja ekstrapoliramo resnično odčitavanje, ne glede na VIN (dokler je nad 3,4 V).

int uvLevel = averageAnalogRead (UVOUT); int refLevel = averageAnalogRead (REF_3V3); float outputVoltage = 3,3 / refLevel * uvLevel;

Prenesite celotno kodo s te povezave.

7. korak: ohišje ohišja

Po več (slabih) preizkusih ročnega rezanja pravokotnega okna na komercialni plastični škatli sem se odločil, da zanj oblikujem svojega. Tako sem z aplikacijo CAD oblikoval škatlo in da bo čim manjša, sem baterijo CR2 namestil zunaj na zadnjo stran (z držalom baterije, prilepljenim na samo škatlo).

Prenesite datoteko STL za ohišje s spodnje povezave.

8. korak: Možne prihodnje izboljšave

• Uporabite UV spektrometer za merjenje dejanskih vrednosti UV-indeksa v realnem času pod različnimi pogoji (UV spektrometri so zelo dragi);
• Hkrati snemanje izhoda iz ML8511 z mikrokrmilnikom Arduino;
• Napišite algoritem za povezavo izhoda ML8511 z dejansko vrednostjo UVI v realnem času v širokem razponu atmosferskih razmer.

9. korak: Galerija slik

10. korak: Krediti

• Carlos Orts:
• Arduino forum:
• Zagon elektronike:
• U8g2lib:
• Svetovna zdravstvena organizacija, UV indeks: