UltraV: un mesurador portàtil d’índex UV: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

En no poder exposar-me al sol a causa d’un problema dermatològic, vaig utilitzar el temps que hauria passat a la platja per construir un mesurador de raigs ultraviolats. UltraV.

Està construït sobre un Arduino Nano rev3, amb un sensor UV, un convertidor CC / CC per augmentar el voltatge de la bateria de 3 V i una petita pantalla OLED. El meu objectiu principal era mantenir-lo portàtil, de manera que pogués conèixer fàcilment l’índex UV en qualsevol moment i lloc.

Pas 1: parts i components

• Microcontrolador Arduino Nano rev.3
• ML8511 Sensor UV
• Diplay OLED de 128 × 64 (SSD1306)
• MT3608 DC-DC intensificació
• Bateria CR2
• Porta bateries CR2
• interruptor
• caixa de tancament

Pas 2: el sensor

El ML8511 (Lapis Semiconductors) és un sensor UV adequat per adquirir intensitat UV en interiors o exteriors. El ML8511 està equipat amb un amplificador intern, que converteix el fotocorrent en tensió en funció de la intensitat UV. Aquesta característica única ofereix una interfície fàcil a circuits externs com ADC. En el mode de desconnexió, el corrent d'espera típic és de 0,1 µA, cosa que permet una durada de la bateria més llarga.

Característiques:

• Fotodiode sensible als UV-A i UV-B
• Amplificador operatiu incrustat
• Sortida de tensió analògica
• Corrent de subministrament baix (300µA tip.) I baix corrent d’espera (0,1µA tip.)
• Paquet de muntatge superficial petit i prim (4,0 mm x 3,7 mm x 0,73 mm, ceràmica QFN de 12 pins)

Malauradament, no vaig tenir l’oportunitat de trobar cap material transparent UV per protegir el sensor. Qualsevol tipus de coberta transparent que vaig provar (plàstic, vidre, etc.) atenuava la mesura dels UV. La millor opció sembla ser el vidre de sílice fos de quars, però no n’he trobat cap a un preu raonable, així que vaig decidir deixar el sensor fora de la caixa, a l’aire lliure.

Pas 3: operacions

Per prendre una mesura, només cal que engegueu el dispositiu i l’orienteu cap al sol durant uns segons, mantenint-lo alineat amb la direcció dels rajos solars. A continuació, mireu a la pantalla: l’índex de l’esquerra sempre mostra la mesura instantània (un cada 200 ms), mentre que la lectura de la dreta és la lectura màxima realitzada durant aquesta sessió: és la que necessiteu.

A la part inferior esquerra de la pantalla també s’informa de la nomenclatura equivalent de l’OMS (BAIX, MODERAT, ALT, MOLT ALT, EXTREME) per a l’índex UV mesurat.

Pas 4: Voltatge i lectura de la bateria

Trio una bateria CR2, per la seva mida i capacitat (800 mAh). Vaig utilitzar UltraV durant tot l’estiu i la bateria encara llegeix 2,8 v, de manera que estic molt satisfet de l’elecció. Quan funciona, el circuit drena uns 100 mA, però una mesura de lectura no triga uns quants segons. Com que la tensió nominal de la bateria és de 3v, he afegit un convertidor de CC-CC per augmentar la tensió fins a 9 volts i el vaig connectar al pin Vin.

Per tenir la indicació de tensió de la bateria a la pantalla, he utilitzat una entrada analògica (A2). Les entrades analògiques Arduino es poden utilitzar per mesurar la tensió CC entre 0 i 5V, però aquesta tècnica requereix un calibratge. Per realitzar el calibratge, necessitareu un multímetre. Primer engegueu el circuit amb la bateria final (el CR2) i no utilitzeu l’alimentació USB de l’ordinador; mesureu el 5V a l'Arduino des del regulador (que es troba al pin Arduino de 5V): aquesta tensió s'utilitza per defecte per a la tensió de referència Arduino ADC. Ara poseu el valor mesurat a l’esbós de la següent manera (suposem que he llegit 5.023):

voltatge = ((llarg) suma / (llarg) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

A l’esbós, estic prenent la mesura de voltatge com a mitjana de més de 10 mostres.

Pas 5: esquema i connexions

Pas 6: programari

Per a la pantalla, he utilitzat l'U8g2lib, que és molt flexible i potent per a aquest tipus de pantalles OLED, que permet una àmplia selecció de tipus de lletra i bones funcions de posicionament.

Pel que fa a la lectura de tensió del ML8511, he utilitzat el pin de referència Arduino de 3,3 v (precís dins de l’1%) com a base per al convertidor ADC. Per tant, fent una conversió analògica a digital al pin de 3,3 V (connectant-lo a A1) i comparant aquesta lectura amb la lectura del sensor, podem extrapolar una lectura real, independentment del que sigui VIN (sempre que superi els 3,4 V).

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

Baixeu-vos el codi complet des del següent enllaç.

Pas 7: caixa del recinte

Després de diverses proves (errònies) de tall manual de la finestra rectangular d’una caixa de plàstic comercial, vaig decidir dissenyar-ne la meva. Així doncs, amb una aplicació CAD vaig dissenyar una caixa i per fer-la el més petita possible, vaig muntar la bateria CR2 externament a la part posterior (amb un suport de bateria enganxat a la mateixa caixa).

Descarregueu el fitxer STL del cas del recinte, des del següent enllaç.

Pas 8: possibles millores futures

• Utilitzeu un espectròmetre UV per mesurar els valors reals de l’índex UV en temps real en diverses condicions (els espectròmetres UV són molt cars);
• Grava simultàniament la sortida del ML8511 amb el microcontrolador Arduino;
• Escriviu algoritme per relacionar la sortida ML8511 amb el valor UVI real en temps real en una àmplia gamma de condicions atmosfèriques.

Pas 9: Galeria d'imatges

Pas 10: Crèdits

• Carlos Orts:
• Fòrum Arduino:
• Electrònica inicial:
• U8g2lib:
• Organització Mundial de la Salut, índex UV: