UltraV: Prijenosni UV-indeksni mjerač: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

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, sa UV senzorom, DC/DC pretvaračem za podizanje napona 3v baterije i malim OLED ekranom. Moj glavni cilj je bio da ga držim prenosivim, tako da mogu lako znati UV-indeks u bilo kojem 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
• prekidač
• kućište kućišta

Korak 2: Senzor

ML8511 (Lapis Semiconductors) je UV senzor, pogodan za postizanje UV intenziteta u zatvorenom ili na otvorenom. ML8511 je opremljen unutrašnjim pojačalom koje pretvara foto-struju u napon ovisno o UV intenzitetu. Ova jedinstvena funkcija nudi jednostavno sučelje za vanjska kola poput ADC -a. U režimu isključenog napajanja, tipična struja u stanju pripravnosti je 0,1 μA, što omogućava duži vijek trajanja baterije.

Karakteristike:

• Fotodioda osjetljiva na UV-A i UV-B
• Ugrađeno operativno pojačalo
• Izlaz analognog napona
• Mala 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-transparentan 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 sa silicij -dioksidom, ali nisam našao nijedno po razumnoj cijeni, pa sam odlučio ostaviti senzor izvan kutije, na otvorenom.

Korak 3: Operacije

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

U donjem lijevom dijelu ekrana prikazana je i ekvivalentna nomenklatura SZO (NISKA, UMJERENA, VISOKA, VRLO VISOKA, EKSTREMNA) za izmjereni UV indeks.

Korak 4: Napon baterije i očitanje

Biram CR2 bateriju, 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. Prilikom rada krug prazni oko 100 mA, ali mjerenje očitanja ne traje duže od nekoliko sekundi. Kako je nazivni napon baterije 3v, dodao sam DC-DC pretvarač za povećanje napona do 9 volti i spojio ga na Vin pin.

Da bih na ekranu imao indikaciju napona baterije, koristio sam analogni ulaz (A2). Arduino analogni ulazi mogu se koristiti za mjerenje istosmjernog napona između 0 i 5V, ali ova tehnika zahtijeva kalibraciju. Da biste izvršili kalibraciju, trebat će vam multimetar. Prvo napajajte krug posljednjom baterijom (CR2) i nemojte koristiti USB napajanje iz računara; 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 ekran sam koristio U8g2lib koji je vrlo fleksibilan i moćan za ovu vrstu OLED ekrana, omogućavajući širok izbor fontova i dobre funkcije pozicioniranja.

Što se tiče očitavanja napona iz ML8511, koristio sam 3.3V Arduino referentni pin (tačan unutar 1%) kao bazu za ADC pretvarač. Dakle, izvršavanjem analogno-digitalne konverzije na 3.3V pinu (povezivanjem na A1) i zatim usporedbom ovog očitanja sa 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. Tako sam uz CAD aplikaciju dizajnirao kutiju i kako bi bila što je moguće 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

• Koristite UV spektrometar za mjerenje stvarnih vrijednosti UV-indeksa u stvarnom vremenu u različitim uvjetima (UV spektrometri su vrlo skupi);
• Istovremeno snimite izlaz sa ML8511 sa Arduino mikrokontrolerom;
• Napišite algoritam za povezivanje izlaza ML8511 sa stvarnom vrijednošću UVI u realnom vremenu u širokom rasponu atmosferskih uslova.

Korak 9: Galerija slika

Korak 10: Krediti

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