UltraV: Meter indeks UV mudah alih: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Tidak dapat mendedahkan diri kepada cahaya matahari kerana masalah dermatologi, saya menggunakan masa yang akan saya habiskan di pantai untuk membina meter sinar ultraviolet. UltraV.

Ia dibina pada Arduino Nano rev3, dengan sensor UV, penukar DC / DC untuk menaikkan voltan bateri 3v, dan paparan OLED kecil. Sasaran utama saya adalah untuk menjadikannya mudah alih, supaya saya dapat mengetahui indeks UV dengan mudah pada bila-bila masa dan di mana sahaja.

Langkah 1: Bahagian dan Komponen

• Pengawal mikro Arduino Nano rev.3
• Sensor UV ML8511
• Mainan OLED 128 × 64 (SSD1306)
• Peningkatan MT3608 DC-DC
• Bateri CR2
• Pemegang bateri CR2
• beralih
• kes kandang

Langkah 2: Sensor

ML8511 (Lapis Semiconductors) adalah sensor UV, yang sesuai untuk memperoleh intensiti UV di dalam atau di luar rumah. ML8511 dilengkapi dengan penguat dalaman, yang menukar arus foto menjadi voltan bergantung pada intensiti UV. Ciri unik ini menawarkan antara muka yang mudah ke litar luaran seperti ADC. Dalam mod pemadaman, arus siap sedia biasa ialah 0.1µA, sehingga memungkinkan jangka hayat bateri lebih lama.

Ciri-ciri:

• Fotodiod sensitif terhadap UV-A dan UV-B
• Penguat operasi terbenam
• Keluaran voltan analog
• Arus bekalan rendah (300µA typ.) Dan arus siap sedia rendah (0.1µA typ.)
• Pakej pemasangan permukaan kecil dan nipis (4.0mm x 3.7mm x 0.73mm, QFN seramik 12-pin)

Malangnya, saya tidak berpeluang mencari bahan telus UV untuk melindungi sensor. Apa-apa jenis penutup lutsinar yang saya uji (plastik, kaca, dll.) Melemahkan pengukuran UV. Pilihan yang lebih baik adalah kaca silika bersatu kuarza, tetapi saya tidak menjumpainya dengan harga yang berpatutan, jadi saya memutuskan untuk meninggalkan sensor di luar kotak, di udara terbuka.

Langkah 3: Operasi

Untuk mengambil langkah, hidupkan alat dan arahkan ke matahari selama beberapa saat, sejajar dengan arah sinar matahari. Kemudian tonton di paparan: indeks di sebelah kiri selalu menunjukkan ukuran segera (masing-masing 200 ms), sementara bacaan di sebelah kanan adalah bacaan maksimum yang diambil semasa sesi ini: itulah yang anda perlukan.

Di bahagian kiri bawah paparan dilaporkan juga nomenklatur setara WHO (RENDAH, MODERAT, TINGGI, SANGAT TINGGI, EKSTREM) untuk indeks UV yang diukur.

Langkah 4: Voltan dan Bacaan Bateri

Saya memilih bateri CR2, untuk ukuran dan kapasitinya (800 mAh). Saya menggunakan UltraV sepanjang musim panas dan bateri masih berbunyi 2.8 v, jadi saya cukup berpuas hati dengan pilihannya. Semasa beroperasi, litar mengering sekitar 100 mA, tetapi pengukuran bacaan tidak memerlukan lebih dari beberapa saat. Oleh kerana voltan nominal bateri adalah 3v, saya menambahkan penukar naik DC-DC untuk membawa voltan hingga 9 volt dan menghubungkannya ke pin Vin.

Untuk menunjukkan petunjuk voltan bateri pada paparan, saya menggunakan input analog (A2). Input analog Arduino dapat digunakan untuk mengukur voltan DC antara 0 dan 5V, tetapi teknik ini memerlukan penentukuran. Untuk melakukan penentukuran, anda memerlukan multimeter. Mulakan litar dengan bateri terakhir anda (CR2) dan jangan gunakan kuasa USB dari komputer; ukur 5V pada Arduino dari pengatur (terdapat pada pin Arduino 5V): voltan ini digunakan untuk voltan rujukan ADdu Arduino secara lalai. Sekarang masukkan nilai yang diukur ke dalam lakaran seperti berikut (misalkan saya membaca 5.023):

voltan = ((panjang) jumlah / (panjang) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

Dalam lakaran, saya mengambil pengukuran voltan sebagai purata lebih dari 10 sampel.

Langkah 5: Skematik dan Sambungan

Langkah 6: Perisian

Untuk paparan, saya menggunakan U8g2lib yang sangat fleksibel dan hebat untuk paparan OLED seperti ini, yang membolehkan pilihan fon dan fungsi kedudukan yang baik.

Mengenai bacaan voltan dari ML8511, saya menggunakan pin rujukan 3.3v Arduino (tepat dalam 1%) sebagai asas untuk penukar ADC. Oleh itu, dengan melakukan penukaran analog ke digital pada pin 3.3V (dengan menghubungkannya ke A1) dan kemudian membandingkan bacaan ini dengan bacaan dari sensor, kita dapat memperkirakan bacaan yang benar-benar hidup, tidak kira apa itu VIN (selagi berada di atas 3.4V).

int uvLevel = rata-rataAnalogRead (UVOUT); int refLevel = rata-rataAnalogRead (REF_3V3); float outputVoltage = 3.3 / refLevel * uvLevel;

Muat turun kod penuh dari pautan berikut.

Langkah 7: Kes Kandungan

Setelah beberapa ujian (buruk) memotong tetingkap paparan segi empat tepat pada kotak plastik komersial, saya memutuskan untuk merancang sendiri. Oleh itu, dengan aplikasi CAD saya merancang kotak dan untuk menyimpan sekecil mungkin, saya memasang bateri CR2 secara luaran di bahagian belakang (dengan pemegang bateri terpaku pada kotak itu sendiri).

Muat turun fail STL untuk casing lampiran, dari pautan berikut.

Langkah 8: Kemungkinan Penambahbaikan Masa Depan

• Gunakan spektrometer UV untuk mengukur nilai Indeks UV masa nyata sebenar dalam pelbagai keadaan (spektrometer UV sangat mahal);
• Serentak merakam output dari ML8511 dengan mikrokontroler Arduino;
• Tulis algoritma untuk mengaitkan output ML8511 dengan nilai UVI sebenar dalam masa nyata dalam keadaan atmosfera yang luas.

Langkah 9: Galeri Gambar

Langkah 10: Kredit

• Carlos Orts:
• Forum Arduino:
• Memulakan Elektronik:
• U8g2lib:
• Organisasi Kesihatan Sedunia, Indeks UV: