UltraV: et bærbart UV-indeksmåler: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Da jeg ikke var i stand til at udsætte mig selv for solen på grund af et dermatologisk problem, brugte jeg den tid, jeg ville have brugt på stranden, til at bygge en ultraviolet strålemåler. UltraV.

Det er bygget på en Arduino Nano rev3, med en UV -sensor, en DC/DC -konverter til at øge 3v batterispændingen og et lille OLED -display. Mit hovedmål var at holde det bærbart, så jeg let kunne kende UV-indekset når som helst og hvor som helst.

Trin 1: Dele og komponenter

• Mikrocontroller Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV -sensor
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• MT3608 DC-DC step-up
• CR2 batteri
• CR2 batteriholder
• kontakt
• kabinet

Trin 2: Sensoren

ML8511 (Lapis Semiconductors) er en UV -sensor, som er velegnet til at opnå UV -intensitet indendørs eller udendørs. ML8511 er udstyret med en intern forstærker, som konverterer foto-strøm til spænding afhængigt af UV-intensiteten. Denne unikke funktion tilbyder en let grænseflade til eksterne kredsløb som ADC. I nedlukningstilstand er den typiske standby -strøm 0,1µA, hvilket muliggør en længere batterilevetid.

Funktioner:

• Fotodiode følsom over for UV-A og UV-B
• Indlejret operationsforstærker
• Analog spændingsudgang
• Lav forsyningsstrøm (300 µA typ.) Og lav standby -strøm (0,1 µA typ.)
• Lille og tynd pakke til overflademontering (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, 12-benet keramisk QFN)

Desværre havde jeg ikke chancen for at finde noget UV-gennemsigtigt materiale til beskyttelse af sensoren. Enhver form for gennemsigtigt dæksel, jeg testede (plastik, glas osv.) Dæmpede UV -målingen. Det bedre valg ser ud til at være kvarts -smeltet silicaglas, men jeg har ikke fundet nogen til en rimelig pris, så jeg besluttede at lade sensoren stå uden for boksen, i det fri.

Trin 3: Betjening

For at tage et mål skal du bare tænde for enheden og pege den mod solen i flere sekunder og holde den på linje med solstrålernes retning. Se derefter på displayet: indekset til venstre viser altid det øjeblikkelige mål (en hver 200 ms), mens aflæsningen til højre er den maksimale aflæsning, der er taget under denne session: det er den, du har brug for.

I den nederste venstre del af displayet er det også rapporteret WHO-tilsvarende nomenklatur (LAV, MODERAT, HØJ, MEGET HØJ, EKSTREM) for det målte UV-indeks.

Trin 4: Batterispænding og aflæsning

Jeg vælger et CR2 -batteri, for dets størrelse og kapacitet (800 mAh). Jeg brugte UltraV hele sommeren, og batteriet læser stadig 2,8 v, så jeg er ganske tilfreds med valget. Når den kører, tømmer kredsløbet omkring 100 mA, men en måling måler ikke mere end få sekunder. Da batteriets nominelle spænding er 3v, tilføjede jeg en DC-DC step up-konverter for at bringe spændingen op til 9 volt og sluttede den til Vin-stiften.

For at få indikation af batterispænding på displayet brugte jeg en analog indgang (A2). Arduino analoge indgange kan bruges til at måle jævnstrøm mellem 0 og 5V, men denne teknik kræver en kalibrering. For at udføre kalibreringen skal du bruge et multimeter. Før først kredsløbet med dit sidste batteri (CR2), og brug ikke USB -strømmen fra computeren; mål 5V på Arduino fra regulatoren (findes på Arduino 5V pin): denne spænding bruges som standard til Arduino ADC referencespændingen. Sæt nu den målte værdi ind i skitsen som følger (antag at jeg læste 5.023):

spænding = ((lang) sum / (lang) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024,0;

I skitsen tager jeg spændingsmålingen som et gennemsnit over 10 prøver.

Trin 5: Skematisk og forbindelser

Trin 6: Software

Til displayet brugte jeg U8g2lib, som er meget fleksibel og kraftfuld til denne form for OLED -skærme, hvilket giver et bredt udvalg af skrifttyper og gode placeringsfunktioner.

Med hensyn til spændingsaflæsning fra ML8511 brugte jeg 3.3v Arduino referencestift (præcis inden for 1%) som en base for ADC -konverteren. Så ved at lave en analog til digital konvertering på 3,3V-stiften (ved at tilslutte den til A1) og derefter sammenligne denne aflæsning med aflæsningen fra sensoren, kan vi ekstrapolere en virkelighedstro læsning, uanset hvad VIN er (så længe den er over 3,4V).

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

Download den fulde kode fra følgende link.

Trin 7: Kabinet

Efter flere (dårlige) test på manuelt at skære det rektangulære displayvindue på en kommerciel plastkasse, besluttede jeg at designe mit eget til det. Så med en CAD -applikation designede jeg en kasse og for at holde den så lille som muligt, monterede jeg CR2 -batteriet eksternt på bagsiden (med en batteriholder limet på selve boksen).

Download STL -filen til kabinettet, fra følgende link.

Trin 8: Mulige fremtidige forbedringer

• Brug et UV-spektrometer til at måle faktiske UV-indeksværdier i realtid under forskellige forhold (UV-spektrometre er meget dyre);
• Optag samtidigt output fra ML8511 med Arduino mikrokontroller;
• Skriv algoritme for at relatere ML8511-output til den faktiske UVI-værdi i realtid under en lang række atmosfæriske forhold.

Trin 9: Billedgalleri

Trin 10: Kreditter

• Carlos Orts:
• Arduino forum:
• Startende elektronik:
• U8g2lib:
• Verdenssundhedsorganisationen, UV -indeks: