UltraV: 'n draagbare UV-indeksmeter: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Omdat ek nie blootgestel kon wees aan die son nie weens 'n dermatologiese probleem, het ek die tyd wat ek op die strand sou spandeer, gebruik om 'n ultraviolet stralingsmeter te bou. UltraV.

Dit is gebou op 'n Arduino Nano rev3, met 'n UV -sensor, 'n DC/DC -omskakelaar om die 3v -batteryspanning te verhoog, en 'n klein OLED -skerm. My hoofdoel was om dit draagbaar te hou, sodat ek die UV-indeks op enige oomblik en op enige plek maklik kon ken.

Stap 1: Onderdele en komponente

• Mikrokontroleur Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV -sensor
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• MT3608 DC-DC opstap
• CR2 battery
• CR2 batteryhouer
• skakelaar
• omhulselkas

Stap 2: Die sensor

Die ML8511 (Lapis Semiconductors) is 'n UV -sensor wat geskik is vir die verkryging van UV -intensiteit binne of buite. Die ML8511 is toegerus met 'n interne versterker, wat foto-stroom na spanning omskakel, afhangende van die UV-intensiteit. Hierdie unieke funksie bied 'n maklike koppelvlak vir eksterne kringe soos ADC. In die afskakelingsmodus is die tipiese bystandstroom 0.1µA, wat 'n langer batterylewe moontlik maak.

Kenmerke:

• Fotodiode sensitief vir UV-A en UV-B
• Ingeboude operasionele versterker
• Analoog spanningsuitset
• Lae toevoerstroom (300µA tip.) En lae bystandstroom (0.1µA tip.)
• Pakket met 'n klein en dun oppervlak (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, 12-pins keramiek QFN)

Ongelukkig het ek nie die geleentheid gehad om UV-deursigtige materiaal te vind om die sensor te beskerm nie. Enige deursigtige omhulsel wat ek getoets het (plastiek, glas, ens.) Verswak die UV -meting. Die beter keuse is blykbaar kwarts -gesmelte silikaglas, maar ek het dit nie teen 'n redelike prys gekry nie, so ek het besluit om die sensor buite die boks te laat, in die oop lug.

Stap 3: Operasies

Om 'n maatreël te tref, skakel die toestel aan en wys dit 'n paar sekondes op die son en hou dit in lyn met die rigting van die sonstrale. Kyk dan op die skerm: die indeks aan die linkerkant toon altyd die onmiddellike meting (een elke 200 ms), terwyl die lesing aan die regterkant die maksimum lesing is wat tydens hierdie sessie geneem is: dit is die een wat u benodig.

In die onderste linker gedeelte van die skerm word ook die WHO-ekwivalente nomenklatuur (LAAG, GEMIDDELD, HOOG, BAIE HOOG, UITERS) vir die gemete UV-indeks gerapporteer.

Stap 4: Batteryspanning en lesing

Ek kies 'n CR2 -battery vir sy grootte en kapasiteit (800 mAh). Ek het UltraV gedurende die somer gebruik en die battery lees nog steeds 2,8V, so ek is baie tevrede met die keuse. As dit werk, neem die kring ongeveer 100 mA leeg, maar 'n meting neem nie meer as 'n paar sekondes nie. Aangesien die nominale spanning van die battery 3v is, het ek 'n DC-DC step up-omskakelaar bygevoeg om die spanning tot 9 volt te bring en dit aan die Vin-pen te koppel.

Om die batteryspanning aan te dui, het ek 'n analoog ingang (A2) gebruik. Arduino analoog insette kan gebruik word om DC spanning tussen 0 en 5V te meet, maar hierdie tegniek vereis 'n kalibrasie. Om die kalibrasie uit te voer, benodig u 'n multimeter. Skakel eers die kring met u finale battery (die CR2) aan en gebruik nie die USB -krag van die rekenaar nie; meet die 5V op die Arduino vanaf die reguleerder (gevind op die Arduino 5V -pen): hierdie spanning word standaard gebruik vir die Arduino ADC -verwysingspanning. Plaas nou die gemete waarde soos volg in die skets (veronderstel ek lees 5.023):

spanning = ((lang) som / (lank) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

In die skets neem ek die spanningsmeting gemiddeld meer as 10 monsters.

Stap 5: Skematiese en verbindings

Stap 6: sagteware

Vir die skerm het ek die U8g2lib gebruik, wat baie buigsaam en kragtig is vir hierdie soort OLED -skerms, wat 'n wye verskeidenheid lettertipes en goeie posisioneringsfunksies moontlik maak.

Wat die spanningslesing van die ML8511 betref, gebruik ek die 3.3v Arduino -verwysingspen (akkuraat binne 1%) as basis vir die ADC -omskakelaar. Dus, deur 'n analoog na digitale omskakeling te doen op die 3.3V-pen (deur dit aan A1 te koppel) en dan hierdie lesing te vergelyk met die lesing van die sensor, kan ons 'n lewensgetroue les ekstrapoleer, ongeag wat VIN is (solank dit bo 3.4V is).

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

Laai die volledige kode af vanaf die volgende skakel.

Stap 7: Omhulselkas

Na verskeie (slegte) toetse om die reghoekige vertoonvenster met die hand op 'n kommersiële plastiekkas te sny, het ek besluit om my eie ontwerp daarvoor te ontwerp. Met 'n CAD -toepassing het ek 'n boks ontwerp om dit so klein as moontlik te hou, het ek die CR2 -battery ekstern aan die agterkant gemonteer (met 'n batteryhouer op die boks self vasgeplak).

Laai die STL -lêer vir die omhulselkas af vanaf die volgende skakel.

Stap 8: Moontlike toekomstige verbeterings

• Gebruik 'n UV-spektrometer om die werklike UV-indekswaardes in real-time te meet onder verskillende omstandighede (UV-spektrometers is baie duur);
• Teken gelyktydig die uitvoer van die ML8511 op met die Arduino -mikrobeheerder;
• Skryf algoritme om ML8511-uitset in real-time in verband te bring met die werklike UVI-waarde onder 'n wye verskeidenheid atmosferiese toestande.

Stap 9: Beeldgalery

Stap 10: Krediete

• Carlos Orts:
• Arduino -forum:
• Begin elektronika:
• U8g2lib:
• Wêreldgesondheidsorganisasie, UV -indeks: