UltraV: kannettava UV-indeksimittari: 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Koska en voinut altistua auringolle dermatologisen ongelman vuoksi, käytin rannalla viettämäni ajan ultraviolettisäteilymittarin rakentamiseen. UltraV.

Se on rakennettu Arduino Nano rev3: een, jossa on UV -anturi, DC/DC -muunnin, joka nostaa 3 V: n akun jännitettä, ja pieni OLED -näyttö. Päätavoitteeni oli pitää se kannettavana, jotta voisin helposti tietää UV-indeksin milloin tahansa ja missä tahansa.

Vaihe 1: Osat ja komponentit

• Mikro -ohjain Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV -anturi
• 128 × 64 OLED -diplay (SSD1306)
• MT3608 DC-DC-tehostaminen
• CR2 akku
• CR2 -paristopidike
• vaihtaa
• kotelo

Vaihe 2: Anturi

ML8511 (Lapis Semiconductors) on UV -anturi, joka sopii UV -voimakkuuden mittaamiseen sisällä tai ulkona. ML8511 on varustettu sisäisellä vahvistimella, joka muuntaa valovirran jännitteeksi UV-voimakkuuden mukaan. Tämä ainutlaatuinen ominaisuus tarjoaa helpon liitännän ulkoisiin piireihin, kuten ADC. Virrankatkaisutilassa tyypillinen valmiustilavirta on 0,1µA, mikä mahdollistaa akun pidemmän käyttöiän.

Ominaisuudet:

• Valodiodi herkkä UV-A: lle ja UV-B: lle
• Sisäinen operaatiovahvistin
• Analoginen jännitelähtö
• Alhainen syöttövirta (300 µA tyypillinen) ja alhainen valmiustilavirta (0,1 µA tyypillinen)
• Pieni ja ohut pinta-asennuspakkaus (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, 12-nastainen keraaminen QFN)

Valitettavasti minulla ei ollut mahdollisuutta löytää mitään UV-läpinäkyvää materiaalia anturin suojaamiseksi. Kaikenlainen läpinäkyvä kansi, jonka testasin (muovi, lasi jne.), Heikensi UV -mittausta. Parempi valinta näyttää olevan kvartsi -sulatettu piidioksidilasi, mutta en ole löytänyt mitään kohtuulliseen hintaan, joten päätin jättää anturin laatikon ulkopuolelle, ulkoilmaan.

Vaihe 3: Toiminnot

Voit mitata mittaamalla vain käynnistämällä laitteen ja osoittamalla sitä aurinkoon useiden sekuntien ajan pitäen sen linjassa auringon säteiden suunnan kanssa. Katso sitten näytöltä: vasemmalla oleva indeksi näyttää aina välittömän mittauksen (yksi 200 ms), kun taas oikeanpuoleinen lukema on tämän istunnon aikana otettu suurin lukema: sitä tarvitset.

Näytön vasemmassa alakulmassa ilmoitetaan myös WHO: n vastaava nimikkeistö (LOW, MODERATE, HIGH, VERY HIGH, EXTREME) mitatulle UV-indeksille.

Vaihe 4: Akun jännite ja lukema

Valitsen CR2 -akun sen koon ja kapasiteetin (800 mAh) vuoksi. Käytin UltraV: tä koko kesän ja akku näyttää edelleen 2,8 V, joten olen melko tyytyväinen valintaan. Kun piiri toimii, se kuluttaa noin 100 mA, mutta lukeman mittaus kestää vain muutaman sekunnin. Koska akun nimellisjännite on 3v, lisäsin DC-DC-tehostinmuuntimen nostamaan jännitteen jopa 9 volttiin ja liitin sen Vin-nastaan.

Jotta akun jänniteilmoitus olisi näytössä, käytin analogista tuloa (A2). Arduino -analogituloja voidaan käyttää DC -jännitteen mittaamiseen välillä 0–5 V, mutta tämä tekniikka vaatii kalibroinnin. Kalibroinnin suorittamiseen tarvitset yleismittarin. Kytke ensin virta piiriin viimeisellä akulla (CR2) äläkä käytä tietokoneen USB -virtaa; mittaa Arduinon 5 V: n säätimestä (löytyy Arduino 5 V: n tapista): tätä jännitettä käytetään oletusarvoisesti Arduino ADC: n vertailujännitteeseen. Laita nyt mitattu arvo luonnokseen seuraavasti (oletetaan, että luin 5.023):

jännite = ((pitkä) summa / (pitkä) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024,0;

Luonnoksessa otan jännitemittauksen keskimäärin yli 10 näytteestä.

Vaihe 5: Kaavio ja liitännät

Vaihe 6: Ohjelmisto

Näytössä käytin U8g2libia, joka on erittäin joustava ja tehokas tällaisille OLED -näytöille, mikä mahdollistaa laajan fonttivalikoiman ja hyvät paikannustoiminnot.

Mitä tulee ML8511: n jännitteen lukemiseen, käytin 3,3 V: n Arduino -vertailutappia (tarkka 1%: n sisällä) ADC -muuntimen pohjana. Joten tekemällä analogisesta digitaalimuunnokseen 3,3 V: n nastalla (kytkemällä se A1: een) ja vertaamalla sitten tätä lukemaa anturin lukemaan, voimme ekstrapoloida todenmukaisen lukeman riippumatta siitä, mikä VIN on (kun se on yli 3,4 V).

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

Lataa koko koodi alla olevasta linkistä.

Vaihe 7: Kotelo

Useiden (huonojen) testien jälkeen, kun suorakaiteen muotoinen näyttöikkuna leikattiin manuaalisesti kaupalliseen muovilaatikkoon, päätin suunnitella oman. Joten CAD -sovelluksella suunnittelin laatikon ja pidin sen mahdollisimman pienenä ja asensin CR2 -akun ulkopuolelle (paristopidike liimattu itse laatikkoon).

Lataa kotelon STL -tiedosto alla olevasta linkistä.

Vaihe 8: Mahdollisia parannuksia tulevaisuudessa

• Käytä UV-spektrometriä todellisten reaaliaikaisten UV-indeksiarvojen mittaamiseen eri olosuhteissa (UV-spektrometrit ovat erittäin kalliita);
• Tallenna samanaikaisesti lähtö ML8511: stä Arduino -mikrokontrollerilla;
• Kirjoita algoritmi, joka yhdistää ML8511-ulostulon todelliseen UVI-arvoon reaaliajassa monenlaisissa ilmakehän olosuhteissa.

Vaihe 9: Kuvagalleria

Vaihe 10: Lainat

• Carlos Orts:
• Arduino -foorumi:
• Elektroniikan aloittaminen:
• U8g2lib:
• Maailman terveysjärjestö, UV -indeksi: