UltraV: një matës portativ UV-indeks: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:24

Duke qenë se nuk isha në gjendje të ekspozohesha në diell për shkak të një problemi dermatologjik, kam përdorur kohën që do të kisha kaluar në plazh për të ndërtuar një njehsor të rrezeve ultravjollcë. UltraV.

Shtë ndërtuar në një Arduino Nano rev3, me një sensor UV, një konvertues DC/DC për të rritur tensionin e baterisë 3v dhe një ekran të vogël OLED. Synimi im kryesor ishte ta mbaja atë të lëvizshëm, në mënyrë që të mund ta njihja me lehtësi indeksin UV në çdo moment dhe në çdo vend.

Hapi 1: Pjesët dhe Përbërësit

• Mikrokontrolluesi Arduino Nano rev.3
• Sensori UV ML8511
• Diplomë 128 × 64 OLED (SSD1306)
• Përmirësimi i MT3608 DC-DC
• Bateri CR2
• Mbajtës baterie CR2
• kaloni
• rast mbylljeje

Hapi 2: Sensori

ML8511 (Lapis Semiconductors) është një sensor UV, i cili është i përshtatshëm për marrjen e intensitetit UV brenda ose jashtë. ML8511 është e pajisur me një përforcues të brendshëm, i cili konverton fototurmën në tension në varësi të intensitetit UV. Kjo veçori unike ofron një ndërfaqe të lehtë për qarqet e jashtme siç është ADC. Në modalitetin e fikjes, rryma tipike e gatishmërisë është 0.1µA, duke mundësuar kështu një jetë më të gjatë të baterisë.

Karakteristikat:

• Fotodioda e ndjeshme ndaj UV-A dhe UV-B
• Përforcues i integruar operacional
• Prodhimi analog i tensionit
• Rrymë e ulët furnizimi (tip 300μA) dhe rrymë e ulët gatishmërie (tip 0.1μA.)
• Paketa e montimit të sipërfaqes së vogël dhe të hollë (4.0mm x 3.7mm x 0.73mm, QFN qeramike me 12 kunja)

Fatkeqësisht, nuk pata rastin të gjej ndonjë material transparent nga UV për të mbrojtur sensorin. Çdo lloj mbulese transparente që testova (plastike, xhami, etj.) Po zbuste matjen UV. Zgjedhja më e mirë duket të jetë qelqi silic i shkrirë me kuarc, por unë nuk kam gjetur asnjë me një çmim të arsyeshëm, kështu që vendosa ta lë sensorin jashtë kutisë, në ajër të hapur.

Hapi 3: Operacionet

Për të marrë një masë, thjesht ndizni pajisjen dhe drejtojeni atë në diell për disa sekonda, duke e mbajtur atë të përafruar me drejtimin e rrezeve të diellit. Pastaj shikoni në ekran: indeksi në të majtë tregon gjithmonë masën e menjëhershme (një secila 200 ms), ndërsa leximi në të djathtë është leximi maksimal i marrë gjatë këtij sesioni: kjo është ajo që ju nevojitet.

Në pjesën e poshtme të majtë të ekranit raportohet edhe nomenklatura ekuivalente e OBSH-së (E UL,T, E ZBATUAR, E LART, SHUMY E LART, EKSTREME) për indeksin UV të matur.

Hapi 4: Tensioni dhe leximi i baterisë

Unë zgjedh një bateri CR2, për madhësinë dhe kapacitetin e saj (800 mAh). Kam përdorur UltraV gjatë verës dhe bateria ende lexon 2.8 v, kështu që unë jam mjaft i kënaqur me zgjedhjen. Kur funksionon, qarku kullon rreth 100 mA, por një matje e leximit nuk merr më shumë se disa sekonda. Meqenëse voltazhi nominal i baterisë është 3v, shtova një konvertues të rritjes DC-DC për të sjellë tensionin deri në 9 volt dhe e lidha me kunjin Vin.

Për të pasur treguesin e tensionit të baterisë në ekran, kam përdorur një hyrje analoge (A2). Hyrjet analoge të Arduino mund të përdoren për të matur tensionin DC midis 0 dhe 5V, por kjo teknikë kërkon një kalibrim. Për të kryer kalibrimin, do t'ju duhet një multimetër. Fillimisht furnizoni qarkun me baterinë tuaj përfundimtare (CR2) dhe mos përdorni energjinë USB nga kompjuteri; matni 5V në Arduino nga rregullatori (gjendet në kunjin Arduino 5V): ky tension përdoret si parazgjedhje për tensionin e referencës Arduino ADC. Tani vendosni vlerën e matur në skicë si më poshtë (supozoni se kam lexuar 5.023):

tension = ((e gjatë) shuma / (e gjatë) NUM_SAMPLE * 5023) / 1024.0;

Në skicë, unë jam duke marrë matjen e tensionit si një mesatare mbi 10 mostra.

Hapi 5: Skematike dhe Lidhjet

Hapi 6: Softuer

Për ekranin, kam përdorur U8g2lib i cili është shumë fleksibël dhe i fuqishëm për këtë lloj ekrani OLED, duke lejuar një zgjedhje të gjerë të shkronjave dhe funksione të mira pozicionimi.

Lidhur me leximin e tensionit nga ML8511, kam përdorur pinin e referencës 3.3v Arduino (i saktë brenda 1%) si bazë për konvertuesin ADC. Pra, duke bërë një konvertim analog në dixhital në kunjin 3.3V (duke e lidhur atë me A1) dhe pastaj duke e krahasuar këtë lexim me leximin nga sensori, ne mund të ekstrapolojmë një lexim të vërtetë, pavarësisht se çfarë është VIN (përderisa është mbi 3.4V).

int uvLevel = averageAnalogRead (UVOUT); int refLevel = averageAnalogRead (REF_3V3); prodhimi i notit Voltage = 3.3 / refLevel * uvLevel;

Shkarkoni kodin e plotë nga lidhja e mëposhtme.

Hapi 7: Rasti i mbylljes

Pas disa testeve (të këqija) për prerjen me dorë të dritares drejtkëndëshe të ekranit në një kuti plastike komerciale, vendosa të krijoj timen për të. Pra, me një aplikim CAD kam krijuar një kuti dhe për ta mbajtur atë sa më të vogël të jetë e mundur, e kam montuar baterinë CR2 nga jashtë në anën e pasme (me një mbajtës baterie të ngjitur në vetë kutinë).

Shkarkoni skedarin STL për rastin e mbylljes, nga lidhja e mëposhtme.

Hapi 8: Përmirësime të mundshme në të ardhmen

• Përdorni një spektrometër UV për të matur vlerat aktuale të Indeksit UV në kohë reale në kushte të ndryshme (spektrometrat UV janë shumë të shtrenjta);
• Regjistroni njëkohësisht daljen nga ML8511 me mikrokontrolluesin Arduino;
• Shkruani algoritëm për të lidhur daljen ML8511 me vlerën aktuale UVI në kohë reale nën një gamë të gjerë të kushteve atmosferike.

Hapi 9: Galeria e Imazheve

Hapi 10: Kredite

• Carlos Orts:
• Forumi Arduino:
• Fillimi i elektronikës:
• U8g2lib:
• Organizata Botërore e Shëndetit, Indeksi UV: