UltraV: pārnēsājams UV indeksa mērītājs: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Tā kā es nevarēju sevi pakļaut saulei dermatoloģiskas problēmas dēļ, es izmantoju pludmalē pavadīto laiku, lai izveidotu ultravioleto staru mērītāju. UltraV.

Tas ir veidots uz Arduino Nano rev3, ar UV sensoru, DC/DC pārveidotāju, lai paaugstinātu 3 V akumulatora spriegumu, un nelielu OLED displeju. Mans galvenais mērķis bija saglabāt to pārnēsājamu, lai es jebkurā brīdī un jebkurā vietā varētu viegli zināt UV indeksu.

1. darbība: detaļas un sastāvdaļas

• Mikrokontrolleris Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV sensors
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• MT3608 DC-DC pastiprināšana
• CR2 akumulators
• CR2 akumulatora turētājs
• slēdzis
• korpusa korpuss

2. solis: sensors

ML8511 (Lapis Semiconductors) ir UV sensors, kas piemērots UV intensitātes iegūšanai iekštelpās vai ārā. ML8511 ir aprīkots ar iekšēju pastiprinātāju, kas atkarībā no UV intensitātes pārveido foto strāvu par spriegumu. Šī unikālā funkcija piedāvā vieglu saskarni ar ārējām shēmām, piemēram, ADC. Izslēgšanas režīmā tipiskā gaidstāves strāva ir 0,1µA, tādējādi nodrošinot ilgāku akumulatora darbības laiku.

Iespējas:

• Fotodiodes jutīgas pret UV-A un UV-B
• Iebūvēts darbības pastiprinātājs
• Analogā sprieguma izeja
• Zema padeves strāva (300µA tip.) Un zema gaidstāves strāva (0,1µA tip.)
• Maza un plāna virsmas stiprinājuma pakete (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, 12 kontaktu keramikas QFN)

Diemžēl man nebija iespējas atrast UV caurspīdīgu materiālu sensora aizsardzībai. Jebkurš caurspīdīgs vāks, ko es pārbaudīju (plastmasa, stikls utt.), Mazināja UV mērījumus. Šķiet, ka labāka izvēle ir kvarca kausēts silīcija dioksīda stikls, bet es to neesmu atradis par saprātīgu cenu, tāpēc es nolēmu atstāt sensoru ārpus kastes, brīvā dabā.

3. darbība: operācijas

Lai veiktu mērījumus, vienkārši ieslēdziet ierīci un vairākas sekundes pavērsiet to pret sauli, turot to saskaņotu ar saules staru virzienu. Pēc tam skatieties displejā: rādītājs kreisajā pusē vienmēr parāda tūlītējo mērījumu (viens katrs 200 ms), bet rādījums labajā pusē ir maksimālais rādījums, kas iegūts šīs sesijas laikā: tas ir tas, kas jums nepieciešams.

Displeja apakšējā kreisajā daļā ir norādīta arī PVO ekvivalenta nomenklatūra (LOW, MODERATE, HIGH, LERY HIGH, EXTREME) izmērītajam UV indeksam.

4. solis: akumulatora spriegums un nolasīšana

Es izvēlos CR2 akumulatoru, ņemot vērā tā izmēru un ietilpību (800 mAh). Visu vasaru izmantoju UltraV, un akumulators joprojām rāda 2,8 v, tāpēc esmu diezgan apmierināts ar izvēli. Darbojoties, ķēde iztukšo apmēram 100 mA, bet nolasīšanas mērījums neaizņem vairāk kā dažas sekundes. Tā kā akumulatora nominālais spriegums ir 3v, es pievienoju līdzstrāvas līdzstrāvas pastiprinātāju, lai palielinātu spriegumu līdz 9 voltiem, un pievienoju to Vin tapai.

Lai displejā parādītos akumulatora sprieguma indikācija, es izmantoju analogo ieeju (A2). Arduino analogās ieejas var izmantot, lai izmērītu līdzstrāvas spriegumu no 0 līdz 5 V, taču šī metode prasa kalibrēšanu. Lai veiktu kalibrēšanu, jums būs nepieciešams multimetrs. Vispirms barojiet ķēdi ar galīgo akumulatoru (CR2) un neizmantojiet datora USB strāvu; izmēriet 5 V uz Arduino no regulatora (atrodams Arduino 5 V tapā): šis spriegums pēc noklusējuma tiek izmantots Arduino ADC atsauces spriegumam. Tagad ievietojiet izmērīto vērtību skicē šādi (pieņemsim, ka es izlasīju 5.023):

spriegums = ((gara) summa / (gara) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024,0;

Skicē sprieguma mērījumus veicu vidēji 10 paraugos.

5. darbība. Shēma un savienojumi

6. darbība: programmatūra

Displejam es izmantoju U8g2lib, kas ir ļoti elastīgs un jaudīgs šāda veida OLED displejiem, ļaujot plašu fontu izvēli un labas pozicionēšanas funkcijas.

Attiecībā uz sprieguma nolasīšanu no ML8511 es izmantoju 3.3v Arduino atskaites tapu (precīza 1%robežās) kā pamatu ADC pārveidotājam. Tātad, veicot analogo un digitālo pārveidošanu uz 3.3V tapas (savienojot to ar A1) un pēc tam salīdzinot šo rādījumu ar sensora rādījumu, mēs varam ekstrapolēt reālistisku rādījumu neatkarīgi no tā, kāds ir VIN (kamēr tas pārsniedz 3,4 V).

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

Lejupielādējiet pilnu kodu no šīs saites.

7. darbība: korpusa korpuss

Pēc vairākiem (sliktiem) testiem taisnstūra displeja loga manuālai griešanai uz komerciālas plastmasas kastes es nolēmu izveidot savu. Tātad, izmantojot CAD lietojumprogrammu, es izveidoju kārbu un, lai tā būtu pēc iespējas mazāka, es uzstādīju CR2 akumulatoru ārēji aizmugurē (ar akumulatora turētāju, kas pielīmēts pie pašas kastes).

Lejupielādējiet korpusa korpusa STL failu no šīs saites.

8. darbība. Iespējamie uzlabojumi nākotnē

• Izmantojiet UV spektrometru, lai izmērītu faktiskās reālā laika UV indeksa vērtības dažādos apstākļos (UV spektrometri ir ļoti dārgi);
• Vienlaicīgi ierakstiet ML8511 izvadi ar Arduino mikrokontrolleri;
• Uzrakstiet algoritmu, lai reāllaikā ML8511 izvadi saistītu ar faktisko UVI vērtību plašā atmosfēras apstākļos.

9. darbība: attēlu galerija

10. darbība. Kredīti

• Karloss Orts:
• Arduino forums:
• Elektronikas palaišana:
• U8g2lib:
• Pasaules Veselības organizācija, UV indekss: