UltraV: портативті ультракүлгін индексі: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Дерматологиялық проблемаға байланысты күн көзіне түсе алмайтындықтан, мен жағажайда өткізетін уақытымды ультракүлгін сәулелерді өлшейтін құрал жасауға жұмсадым. UltraV.

Ол Arduino Nano rev3 -ке салынған, ультрафиолет датчигі, 3В батарея кернеуін көтеру үшін тұрақты ток/DC түрлендіргіші және шағын OLED дисплейі бар. Менің негізгі мақсатым-УК-индексін кез келген сәтте және кез келген жерде оңай білу үшін оны портативті күйде ұстау болды.

1 -қадам: Бөлшектер мен компоненттер

• Микроконтроллер Arduino Nano rev.3
• ML8511 ультракүлгін сенсоры
• 128 × 64 OLED қосылым (SSD1306)
• MT3608 DC-DC күшейткіші
• CR2 батареясы
• CR2 батарея ұстағышы
• ауыстыру
• қоршау корпусы

2 -қадам: сенсор

ML8511 (Lapis Semiconductors) - ультрафиолет датчигі, ол ультракүлгін интенсивтілігін үй ішінде немесе сыртта алуға жарамды. ML8511 фото-токты ультракүлгін интенсивтілігіне байланысты кернеуге түрлендіретін ішкі күшейткішпен жабдықталған. Бұл бірегей мүмкіндік ADC сияқты сыртқы тізбектерге оңай интерфейсті ұсынады. Қуатты өшіру режимінде күту режиміндегі ток 0,1 мкА құрайды, осылайша батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.

Ерекше өзгешеліктері:

• УК-А және УК-В сәулелеріне сезімтал фотодиод
• Ендірілген операциялық күшейткіш
• Аналогты кернеудің шығуы
• Төмен қоректену тогы (300 мкА типті) және төмен күту токы (0,1 мкА типті)
• Кіші және жұқа бетті бекіту пакеті (4.0mm x 3.7mm x 0.73mm, 12 істікшелі керамикалық QFN)

Өкінішке орай, сенсорды қорғайтын ультракүлгін сәулеленетін материалды таба алмадым. Мен сынап көрген кез келген мөлдір қаптама (пластмасса, шыны және т.б.) ультракүлгін сәулеленуді әлсіретеді. Ең жақсы таңдау кварцты балқытылған кремнийлі шыны сияқты, бірақ мен қолайлы бағамен таба алмадым, сондықтан сенсорды қораптан тыс ашық ауада қалдыруды шештім.

3 -қадам: операциялар

Өлшеу үшін құрылғыны қосып, күн сәулесінің бағытына сәйкес етіп бірнеше секундқа күнге бағыттаңыз. Содан кейін дисплейден қараңыз: сол жақтағы индекс әрқашан жылдам өлшеуді көрсетеді (әрқайсысы 200 мс), ал оң жақтағы көрсеткіш - бұл сеанс кезінде алынған максималды көрсеткіш: бұл сізге қажет.

Дисплейдің төменгі сол жақ бөлігінде ультракүлгін индексі үшін ДДҰ эквивалентті номенклатурасы (ТӨМЕН, МОДЕРАТИВТІ, ЖОҒАРЫ, ӨТЕ ЖОҒАРЫ, ШЫҒЫР) көрсетіледі.

4 -қадам: Батарея кернеуі және оқу

Мен CR2 батареясын таңдаймын, оның көлемі мен сыйымдылығы (800 мАч). Мен UltraV -ды жаз бойы қолдандым, ал аккумулятор әлі де 2,8 вольтты оқиды, сондықтан таңдау мені қанағаттандырады. Жұмыс кезінде тізбек шамамен 100 мА ағызады, бірақ оқуды өлшеу бірнеше секундтан аспайды. Батареяның номиналды кернеуі 3в болғандықтан, мен кернеуді 9 вольтке жеткізу үшін DC-DC жоғарылататын түрлендіргішті қостым және оны Vin істігіне жалғадым.

Дисплейде аккумулятордың кернеу көрсеткіші болу үшін мен аналогты кірісті қолдандым (A2). Arduino аналогты кірістерін 0 мен 5В арасындағы тұрақты кернеуді өлшеу үшін қолдануға болады, бірақ бұл әдіс калибрлеуді қажет етеді. Калибрлеуді орындау үшін сізге мультиметр қажет. Алдымен тізбекті соңғы батареямен (CR2) қосыңыз және компьютерден USB қуатын пайдаланбаңыз; реттегіштен Arduino 5V өлшеңіз (Arduino 5V түйреуішінен табылған): бұл кернеу әдепкі бойынша Arduino ADC тірек кернеуі үшін қолданылады. Енді өлшенген мәнді эскизге келесідей салыңыз (мен 5.023 оқыдым делік):

кернеу = ((ұзын) қосынды / (ұзын) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024,0;

Эскизде мен кернеуді өлшеуді орташа есеппен 10 үлгіден аламын.

5 -қадам: схемалық және қосылымдар

6 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету

Дисплей үшін мен U8g2lib қолдандым, ол OLED дисплейлерінің бұл түрі үшін өте икемді және қуатты, бұл қаріптердің кең таңдауына және жақсы орналасу функциясына мүмкіндік береді.

ML8511 -ден кернеуді оқуға қатысты мен ADC түрлендіргішінің негізі ретінде 3.3v Arduino тіреуішін (дәл 1%шегінде) қолдандым. Сонымен, 3.3В істікшесінде сандық түрлендірудің аналогын жасай отырып (оны A1-ге қосу арқылы), содан кейін бұл көрсеткішті сенсордағы көрсеткішпен салыстыра отырып, біз VIN-ге қарамастан, шынайы оқуды экстраполяциялай аламыз. егер ол 3,4 В жоғары болса).

int uvLevel = o'rtacha

Толық кодты келесі сілтемеден жүктеп алыңыз.

7 -қадам: қоршау қаптамасы

Коммерциялық пластикалық қорапта төртбұрышты дисплей терезесін қолмен кесу бойынша бірнеше (нашар) сынақтардан кейін мен өзімнің жеке дизайнымды жасауды шештім. Осылайша, CAD қосымшасының көмегімен мен қорап жасадым және оны мүмкіндігінше кішірейтпеу үшін CR2 батареясын сыртынан артқы жағына орнаттым (батарея ұстағышын қораптың өзіне жабыстырған).

Келесі сілтемеден қоршау корпусының STL файлын жүктеңіз.

8 -қадам: Болашақта мүмкін болатын жақсартулар

• УК-спектрометрді қолданыңыз, нақты уақытта УК-индексінің мәндерін әр түрлі жағдайларда өлшеңіз (ультракүлгін спектрометрлері өте қымбат);
• Arduino микроконтроллерімен ML8511 шығарылымын бір мезгілде жазу;
• ML8511 шығысын атмосфералық жағдайлардың кең ауқымында нақты уақыттағы UVI мәнімен байланыстыру алгоритмін жазыңыз.

9 -қадам: Суреттер галереясы

10 -қадам: Несие

• Карлос Ортс:
• Arduino форумы:
• Электрониканы іске қосу:
• U8g2lib:
• Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы, ультракүлгін индексі: