UltraV: hordozható UV-index mérő: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Mivel bőrgyógyászati probléma miatt nem tehetem ki magam a napnak, a tengerparton eltöltött időt egy ultraibolya sugárzásmérő építésére használtam fel. UltraV.

Arduino Nano rev3 -ra épül, UV -érzékelővel, DC/DC átalakítóval, amely növeli a 3 V -os akkumulátor feszültségét, és egy kis OLED kijelzővel. A fő célom az volt, hogy hordozható legyen, hogy könnyen és bármikor, bárhol megismerhessem az UV-indexet.

1. lépés: Alkatrészek és alkatrészek

• Mikrokontroller Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV -érzékelő
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• MT3608 DC-DC fokozás
• CR2 akkumulátor
• CR2 elemtartó
• kapcsoló
• burkolat tok

2. lépés: Az érzékelő

Az ML8511 (Lapis Semiconductors) egy UV -érzékelő, amely alkalmas beltéri vagy kültéri UV -intenzitás mérésére. Az ML8511 belső erősítővel van felszerelve, amely a fényáramot feszültséggé alakítja az UV-intenzitás függvényében. Ez az egyedülálló funkció egyszerű interfészt kínál a külső áramkörökhöz, például az ADC -hez. Kikapcsolási módban a tipikus készenléti áram 0,1 µA, ami lehetővé teszi az akkumulátor hosszabb élettartamát.

Jellemzők:

• UV-A és UV-B fényérzékeny fotodióda
• Beépített operációs erősítő
• Analóg feszültségkimenet
• Alacsony tápáram (300µA tipikus) és alacsony készenléti áram (0,1µA tipikus)
• Kis és vékony felületre szerelhető csomag (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, 12 tűs kerámia QFN)

Sajnos nem volt esélyem semmilyen UV-átlátszó anyagot találni az érzékelő védelmére. Bármilyen átlátszó fedél, amelyet teszteltem (műanyag, üveg stb.), Gyengítette az UV -mérést. Úgy tűnik, hogy a jobb választás a kvarc olvasztott szilícium -dioxid üveg, de nem találtam elfogadható áron, ezért úgy döntöttem, hogy az érzékelőt a dobozon kívül hagyom, szabadban.

3. lépés: Műveletek

A méréshez csak kapcsolja be a készüléket, és néhány másodpercig mutassa a nap felé, tartva a napsugarak irányával. Ezután figyelje a kijelzőt: a bal oldali index mindig az azonnali mértéket mutatja (egy -egy 200 ms), míg a jobb oldali érték a maximális érték, amelyet az ülés során mértek: ez az, amire szüksége van.

A kijelző bal alsó részén megjelenik a WHO megfelelő nómenklatúrája (LOW, MODERATE, HIGH, NAGY HIGH, EXTREME) a mért UV-indexhez.

4. lépés: Az akkumulátor feszültsége és leolvasása

CR2 akkumulátort választok, mérete és kapacitása (800 mAh) miatt. Egész nyáron UltraV -t használtam, és az akkumulátor még mindig 2,8 V -ot mutat, így teljesen elégedett vagyok a választással. Működés közben az áramkör körülbelül 100 mA lemerül, de a leolvasás nem tart tovább néhány másodpercnél. Mivel az akkumulátor névleges feszültsége 3v, hozzáadtam egy DC-DC fokozóátalakítót, hogy a feszültség elérje a 9 voltot, és csatlakoztattam a Vin csaphoz.

Annak érdekében, hogy az akkumulátor feszültségének kijelzője megjelenjen a kijelzőn, analóg bemenetet (A2) használtam. Az Arduino analóg bemenetek használhatók 0 és 5 V közötti egyenfeszültség mérésére, de ez a technika kalibrálást igényel. A kalibráláshoz multiméterre lesz szüksége. Először áramellátást az utolsó akkumulátorral (CR2) végezzen, és ne használja a számítógép USB -tápellátását; mérje meg az 5 V -ot az Arduino -n a szabályozóról (megtalálható az Arduino 5 V -os tűn): alapértelmezés szerint ezt a feszültséget használják az Arduino ADC referenciafeszültséghez. Most írja be a mért értéket a vázlatba a következőképpen (tegyük fel, hogy elolvastam az 5.023 -at):

feszültség = ((hosszú) összeg / (hosszú) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024,0;

A vázlatban a feszültségmérést 10 minta átlagaként veszem.

5. lépés: Vázlat és kapcsolatok

6. lépés: Szoftver

A kijelzőhöz az U8g2lib -et használtam, amely nagyon rugalmas és erőteljes az ilyen OLED -kijelzőkhöz, lehetővé téve a betűtípusok széles választékát és a jó pozicionálási funkciókat.

Ami az ML8511 feszültségleolvasását illeti, az ADC konverter alapjául a 3.3 V -os Arduino referenciacsapot használtam (pontos 1%-on belül). Tehát, ha analóg-digitális átalakítást végzünk a 3,3 V-os tűn (az A1-hez csatlakoztatva), majd összehasonlítjuk ezt az értéket az érzékelő leolvasásával, akkor a valósághű leolvasást extrapolálhatjuk, függetlenül attól, hogy mi a VIN (amíg 3,4V felett van).

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

Töltse le a teljes kódot az alábbi linkről.

7. lépés: Ház tok

Több (rossz) teszt után a négyszögletes kijelzőablak kézi vágásával egy kereskedelmi műanyag dobozon úgy döntöttem, hogy sajátot tervezek hozzá. Tehát egy CAD alkalmazással egy dobozt terveztem, és hogy a lehető legkisebb legyen, a CR2 akkumulátort kívülről a hátlapra szereltem (magára a dobozra ragasztott elemtartóval).

Töltse le a STL -fájlt a tokozáshoz az alábbi linkről.

8. lépés: Lehetséges jövőbeni fejlesztések

• Használjon UV-spektrométert a valós idejű UV-index értékek mérésére különböző körülmények között (az UV-spektrométerek nagyon drágák);
• Egyidejűleg rögzítse az ML8511 kimenetét az Arduino mikrokontrollerrel;
• Írjon algoritmust az ML8511 kimenet és az aktuális UVI-érték valós időben történő hozzárendeléséhez a légköri körülmények széles tartományában.

9. lépés: Képgaléria

10. lépés: Hitelek

• Carlos Orts:
• Arduino fórum:
• Az elektronika elindítása:
• U8g2lib:
• Egészségügyi Világszervezet, UV -index: