UltraV: מד אינדקס UV נייד: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מכיוון שלא יכולתי להיחשף לשמש עקב בעיה דרמטולוגית, השתמשתי בזמן שהייתי מבלה על החוף כדי לבנות מד קרינה אולטרה סגולה. UltraV.

הוא בנוי על Arduino Nano rev3, עם חיישן UV, ממיר DC/DC להעלאת מתח הסוללה 3v ותצוגת OLED קטנה. המטרה העיקרית שלי הייתה לשמור אותו נייד, כך שאוכל להכיר בקלות את מדד ה- UV בכל רגע ובכל מקום.

שלב 1: חלקים ורכיבים

• מיקרו -בקר Arduino Nano rev.3
• חיישן UV ML8511
• 128 × 64 תעודת OLED (SSD1306)
• שלב הגנה של MT3608 DC-DC
• סוללת CR2
• מחזיק סוללות CR2
• החלף
• מארז מארז

שלב 2: החיישן

ML8511 (Lapis Semiconductors) הוא חיישן UV, המתאים לרכישת עוצמת UV בתוך הבית או בחוץ. ה- ML8511 מצויד במגבר פנימי, הממיר זרם צילום למתח בהתאם לעוצמת ה- UV. תכונה ייחודית זו מציעה ממשק קל למעגלים חיצוניים כגון ADC. במצב כיבוי, זרם המתנה אופייני הוא 0.1µA, ובכך מאפשר חיי סוללה ארוכים יותר.

מאפיינים:

• פוטודיודה רגישה ל- UV-A ו- UV-B
• מגבר תפעולי משובץ
• פלט מתח אנלוגי
• זרם אספקה נמוך (300 µA סוג.) וזרם המתנה נמוך (0.1 µA סוג.)
• חבילת הר משטח קטנה ודקה (4.0 מ"מ x 3.7 מ"מ x 0.73 מ"מ, QFN קרמיקה 12 פינים)

לרוע המזל, לא הייתה לי ההזדמנות למצוא חומר שקוף UV להגנה על החיישן. כל כיסוי שקוף שבדקתי (פלסטיק, זכוכית וכו ') החליש את מדידת ה- UV. נראה שהבחירה הטובה יותר היא זכוכית סיליקה התמזגה בקוורץ, אך לא מצאתי במחיר סביר, אז החלטתי להשאיר את החיישן מחוץ לקופסה, באוויר הפתוח.

שלב 3: פעולות

כדי לנקוט מידה, פשוט הפעל את המכשיר והצבע אותו לשמש למשך מספר שניות, תוך שמירה על יישורו לכיוון קרני השמש. לאחר מכן צפה בתצוגה: האינדקס משמאל תמיד מציג את המדידה המיידית (אחת לכל 200 אלפיות השנייה), בעוד שהקריאה מימין היא הקריאה המרבית שנלקחה במהלך הפעלה זו: זה הדבר שאתה צריך.

בחלק השמאלי התחתון של התצוגה נמסר גם על המינוח המקביל של ה- WHO (LOW, MODERATE, HIGH, VERY HIGH, EXTREME) עבור מדד ה- UV הנמדד.

שלב 4: מתח וסוללה של הסוללה

אני בוחר בסוללת CR2, לגודלה וקיבולת (800 מיליאמפר / שעה). השתמשתי ב- UltraV במהלך הקיץ והסוללה עדיין קוראת 2.8 וולט, כך שאני די מרוצה מהבחירה. כאשר הוא פועל, המעגל מתנקז כ -100 mA, אך מדידת קריאה אינה אורכת יותר מכמה שניות. מכיוון שהמתח הנומינלי של הסוללה הוא 3 וולט, הוספתי ממיר עליית DC-DC כדי להעלות את המתח עד 9 וולט וחיברתי אותו לסיכת Vin.

על מנת להציג את אינדיקציית מתח הסוללה בתצוגה, השתמשתי בקלט אנלוגי (A2). ניתן להשתמש בכניסות אנלוגיות של Arduino למדידת מתח DC בין 0 ל- 5V, אך טכניקה זו דורשת כיול. כדי לבצע את הכיול, תזדקק למולטימטר. תחילה הפעל את המעגל באמצעות הסוללה הסופית שלך (CR2) ואל תשתמש בכוח ה- USB מהמחשב; למדוד את 5V על Arduino מהרגולטור (נמצא בסיכה 5V Arduino): מתח זה משמש כמתח ההתייחסות ל- Arduino ADC כברירת מחדל. כעת הכנס את הערך הנמדד לסקיצה כדלקמן (נניח שקראתי 5.023):

מתח = ((ארוך) סכום / (ארוך) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

בשרטוט, אני לוקח את מדידת המתח כממוצע מעל 10 דגימות.

שלב 5: סכמטי וחיבורים

שלב 6: תוכנה

עבור התצוגה, השתמשתי ב- U8g2lib שהוא מאוד גמיש וחזק עבור תצוגות OLED מסוג זה, ומאפשר מבחר רחב של גופנים ופונקציות מיקום טובות.

בנוגע לקריאת המתח מ- ML8511, השתמשתי בסיכת ההתייחסות של 3.3v Arduino (מדויקת בתוך 1%) כבסיס לממיר ADC. אם כן, על ידי ביצוע המרה אנלוגית לדיגיטלית על פין ה -3.3 וולט (על ידי חיבורו ל- A1) ולאחר מכן השוואת הקריאה הזו מול הקריאה מהחיישן, נוכל להוציא קריאה אמיתית לחיים, לא משנה מהי VIN (כל עוד הוא מעל 3.4V).

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

הורד את הקוד המלא מהקישור הבא.

שלב 7: מארז מארז

לאחר מספר בדיקות (גרועות) על חיתוך ידני של חלון התצוגה המלבני על קופסת פלסטיק מסחרית, החלטתי לעצב עבורו משל עצמי. אז, עם יישום CAD עיצבתי קופסה וכדי לשמור אותה קטנה ככל האפשר, הרכבתי את סוללת ה- CR2 חיצונית בצד האחורי (כשמחזיק סוללה מודבק על הקופסה עצמה).

הורד את קובץ ה- STL לתיק המארז, מהקישור הבא.

שלב 8: שיפורים עתידיים אפשריים

• השתמש בספקטרומטר UV למדידת ערכי מדד UV בזמן אמת בתנאים שונים (ספקטרומטרים UV יקרים מאוד);
• במקביל הקלט פלט מה- ML8511 עם המיקרו -בקר Arduino;
• כתוב אלגוריתם כדי לקשר את פלט ML8511 לערך UVI האמיתי בזמן אמת בטווח רחב של תנאים אטמוספריים.

שלב 9: גלריית תמונות

שלב 10: נקודות זכות

• קרלוס אורטס:
• פורום Arduino:
• אלקטרוניקה מתחילה:
• U8g2lib:
• ארגון הבריאות העולמי, מדד UV: