UltraV: prijenosni mjerač UV-indeksa: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Kako se zbog dermatološkog problema nisam mogla izložiti suncu, vrijeme koje bih provela na plaži iskoristila sam za izradu mjerača ultraljubičastih zraka. UltraV.

Izgrađen je na Arduino Nano rev3, s UV senzorom, DC/DC pretvaračem za podizanje napona 3v baterije i malim OLED zaslonom. Moj glavni cilj bio je držati ga prenosivim, tako da mogu lako znati UV-indeks u svakom trenutku i na bilo kojem mjestu.

Korak 1: Dijelovi i komponente

• Mikrokontroler Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV senzor
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• MT3608 DC-DC pojačanje
• CR2 baterija
• CR2 držač baterije
• sklopka
• kućište kućišta

Korak 2: Senzor

ML8511 (Lapis Semiconductors) je UV senzor, pogodan za postizanje UV intenziteta u zatvorenom ili na otvorenom. ML8511 opremljen je unutarnjim pojačalom koje pretvara foto-struju u napon ovisno o UV intenzitetu. Ova jedinstvena značajka nudi jednostavno sučelje za vanjske krugove poput ADC -a. U načinu rada za isključivanje, tipična struja u stanju mirovanja iznosi 0,1 μA, što omogućuje dulji vijek trajanja baterije.

Značajke:

• Fotodioda osjetljiva na UV-A i UV-B
• Ugrađeno operativno pojačalo
• Izlaz analognog napona
• Niska struja napajanja (300 µA tip.) I niska struja pripravnosti (0,1 µA tip.)
• Paket malih i tankih površinskih nosača (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, 12-pinski keramički QFN)

Nažalost, nisam imao priliku pronaći nikakav UV-proziran materijal za zaštitu senzora. Bilo koja vrsta prozirnog poklopca koji sam testirao (plastika, staklo itd.) Umanjivala je UV mjerenje. Čini se da je bolji izbor kvarcno staklo od silicijevog dioksida, ali nisam našao nijedno po razumnoj cijeni, pa sam odlučio ostaviti senzor izvan kutije, na otvorenom.

Korak 3: Operacije

Da biste poduzeli mjeru, samo uključite uređaj i usmjerite ga prema suncu nekoliko sekundi, držeći ga poravnatim sa smjerom sunčevih zraka. Zatim gledajte na zaslonu: indeks s lijeve strane uvijek prikazuje trenutnu mjeru (po jednu svakih 200 ms), dok je očitanje s desne strane maksimalno očitanje tijekom ove sesije: to je ono što vam je potrebno.

U donjem lijevom dijelu zaslona prikazana je i ekvivalentna nomenklatura WHO-a (NISKA, UMJERENA, VISOKA, VRLO VISOKA, EKSTREMNA) za izmjereni UV-indeks.

Korak 4: Napon baterije i očitanje

Biram bateriju CR2, zbog njene veličine i kapaciteta (800 mAh). Koristio sam UltraV cijelo ljeto, a baterija i dalje čita 2,8 v, tako da sam zadovoljan odabirom. Tijekom rada krug prazni oko 100 mA, ali mjerenje očitanja ne traje duže od nekoliko sekundi. Budući da je nazivni napon baterije 3v, dodao sam DC-DC pretvarač za povećanje napona do 9 volti i spojio ga na Vin pin.

Kako bih na zaslonu imao indikaciju napona baterije, upotrijebio sam analogni ulaz (A2). Arduino analogni ulazi mogu se koristiti za mjerenje istosmjernog napona između 0 i 5V, ali ova tehnika zahtijeva kalibraciju. Za izvođenje kalibracije trebat će vam multimetar. Prvo napajajte krug posljednjom baterijom (CR2) i nemojte koristiti USB napajanje iz računala; izmjerite 5V na Arduinu iz regulatora (nalazi se na Arduino 5V pinu): ovaj napon se prema zadanim postavkama koristi za referentni napon Arduino ADC -a. Sada stavite izmjerenu vrijednost u skicu na sljedeći način (pretpostavim da sam pročitao 5.023):

napon = ((duga) suma / (duga) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024,0;

Na skici mjerenje napona uzimam u prosjeku na 10 uzoraka.

Korak 5: Shema i veze

Korak 6: Softver

Za zaslon sam koristio U8g2lib koji je vrlo fleksibilan i moćan za ovu vrstu OLED zaslona, dopuštajući širok izbor fontova i dobre funkcije pozicioniranja.

Što se tiče očitavanja napona s ML8511, koristio sam 3.3V Arduino referentni pin (točan unutar 1%) kao bazu za ADC pretvarač. Dakle, izvršavanjem analogno-digitalne konverzije na 3,3 V pinu (povezivanjem na A1) i zatim usporedbom ovog očitanja s očitanjem sa senzora, možemo ekstrapolirati istinito očitanje, bez obzira na VIN (sve dok je iznad 3,4 V).

int uvLevel = averageAnalogRead (UVOUT); int refLevel = averageAnalogRead (REF_3V3); float outputVoltage = 3.3 / refLevel * uvLevel;

Preuzmite cijeli kôd sa sljedeće veze.

Korak 7: Kućište kućišta

Nakon nekoliko (loših) testova ručnog izrezivanja pravokutnog izloga na komercijalnoj plastičnoj kutiji, odlučio sam za to dizajnirati vlastiti. Dakle, s CAD aplikacijom dizajnirao sam kutiju i kako bi bila što manja, montirao sam CR2 bateriju izvana na stražnju stranu (s držačem baterije zalijepljenim na samu kutiju).

Preuzmite STL datoteku za kućište sa sljedeće veze.

Korak 8: Moguća buduća poboljšanja

• Upotrijebite UV spektrometar za mjerenje stvarnih vrijednosti UV-indeksa u stvarnom vremenu u različitim uvjetima (UV spektrometri su vrlo skupi);
• Istodobno snimajte izlaz iz ML8511 s mikrokontrolerom Arduino;
• Napišite algoritam za povezivanje izlaza ML8511 sa stvarnom vrijednošću UVI u stvarnom vremenu u širokom rasponu atmosferskih uvjeta.

Korak 9: Galerija slika

Korak 10: Krediti

• Carlos Orts:
• Arduino forum:
• Pokretanje elektronike:
• U8g2lib:
• Svjetska zdravstvena organizacija, UV indeks: