UltraV: isang Portable UV-index Meter: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Dahil hindi mailantad ang aking sarili sa araw dahil sa isang problemang dermatological, ginamit ko ang oras na gugugol ko sa beach upang makabuo ng isang ultraviolet rays meter. UltraV.

Itinayo ito sa isang Arduino Nano rev3, na may sensor ng UV, isang DC / DC converter upang itaas ang boltahe ng 3v na baterya, at isang maliit na display na OLED. Ang aking pangunahing target ay panatilihin itong portable, upang madali kong malaman ang UV-index sa anumang sandali at sa anumang lugar.

Hakbang 1: Mga Bahagi at Mga Bahagi

• Microcontroller Arduino Nano rev.3
• ML8511 UV sensor
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• Pag-step-up ng MT3608 DC-DC
• CR2 na baterya
• CR2 na may hawak ng baterya
• lumipat
• kaso ng enclosure

Hakbang 2: Ang Sensor

Ang ML8511 (Lapis Semiconductors) ay isang UV sensor, na angkop para sa pagkuha ng intensity ng UV sa loob ng bahay o sa labas. Ang ML8511 ay nilagyan ng panloob na amplifier, na nagpapalit ng photo-current sa boltahe depende sa kasidhian ng UV. Ang natatanging tampok na ito ay nag-aalok ng isang madaling interface sa panlabas na mga circuit tulad ng ADC. Sa mode ng power down, ang tipikal na kasalukuyang standby ay 0.1µA, sa gayon ay nagbibigay-daan sa isang mas mahabang buhay ng baterya.

Mga Tampok:

• Sensitibo ang Photodiode sa UV-A at UV-B
• Naka-embed na amplifier ng pagpapatakbo
• Output ng analog na boltahe
• Mababang kasalukuyang supply (300µA na uri.) At mababang kasalukuyang standby (0.1µA na uri.)
• Maliit at manipis na mount mount package (4.0mm x 3.7mm x 0.73mm, 12-pin ceramic QFN)

Sa kasamaang palad, wala akong pagkakataon na makahanap ng anumang UV-transparent na materyal upang maprotektahan ang sensor. Anumang uri ng transparent na takip na sinubukan ko (plastik, baso, atbp.) Ay nagpapalambing sa pagsukat ng UV. Ang mas mahusay na pagpipilian ay tila quartz fused silica glass, ngunit wala akong nakitang anumang sa isang makatwirang presyo, kaya't nagpasya akong iwanan ang sensor sa labas ng kahon, sa bukas na hangin.

Hakbang 3: Mga Operasyon

Upang magsukat, buksan lamang ang aparato at ituro ito sa araw nang maraming segundo, panatilihin itong nakahanay sa direksyon ng mga sinag ng araw. Pagkatapos manuod sa display: ang index sa kaliwa ay palaging nagpapakita ng instant na sukat (isa bawat 200 ms), habang ang pagbabasa sa kanan ay ang maximum na pagbabasa na kinuha sa session na ito: iyon ang kailangan mo.

Sa ibabang kaliwang bahagi ng display naiulat din ang katumbas na nomenclature ng WHO (LOW, MODERATE, HIGH, VERY HIGH, EXTREME) para sa sinusukat na UV-index.

Hakbang 4: Boltahe ng Boltahe at Pagbabasa

Pumili ako ng isang CR2 na baterya, para sa laki at kakayahan (800 mAh). Gumamit ako ng UltraV sa buong tag-init at ang baterya ay nagbabasa pa rin ng 2.8 v, kaya't nasiyahan ako sa pagpipilian. Kapag nagpapatakbo, ang circuit ay umaagos ng halos 100 mA, ngunit ang isang sukat sa pagbabasa ay hindi tumatagal ng higit sa ilang segundo. Tulad ng nominal boltahe ng baterya ay 3v, nagdagdag ako ng isang DC-DC step up converter upang dalhin ang boltahe hanggang sa 9 volts at ikinonekta ito sa Vin pin.

Upang magkaroon ng indikasyon ng boltahe ng baterya sa display, gumamit ako ng isang analog input (A2). Maaaring gamitin ang mga input ng Arduino analog upang masukat ang boltahe ng DC sa pagitan ng 0 at 5V, ngunit ang pamamaraan na ito ay nangangailangan ng isang pagkakalibrate. Upang maisagawa ang pagkakalibrate, kakailanganin mo ng isang multimeter. Una i-power ang circuit gamit ang iyong pangwakas na baterya (ang CR2) at huwag gamitin ang USB power mula sa computer; sukatin ang 5V sa Arduino mula sa regulator (matatagpuan sa Arduino 5V pin): ang boltahe na ito ay ginagamit para sa boltahe ng sanggunian ng Arduino ADC bilang default. Ngayon ilagay ang sinusukat na halaga sa sketch tulad ng sumusunod (kunwari nabasa ko ang 5.023):

boltahe = ((haba) kabuuan / (haba) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

Sa sketch, kumukuha ako ng pagsukat ng boltahe bilang isang average na higit sa 10 mga sample.

Hakbang 5: Iskematika at Mga Koneksyon

Hakbang 6: Software

Para sa display, ginamit ko ang U8g2lib na kung saan ay napaka-kakayahang umangkop at malakas para sa ganitong uri ng mga pagpapakita ng OLED, na pinapayagan ang isang malawak na pagpipilian ng mga font at mahusay na paggana ng pagpoposisyon.

Tungkol sa pagbasa ng boltahe mula sa ML8511, ginamit ko ang 3.3v Arduino reference pin (tumpak sa loob ng 1%) bilang isang batayan para sa ADC converter. Kaya, sa pamamagitan ng paggawa ng isang analog sa digital na conversion sa 3.3V pin (sa pamamagitan ng pagkonekta nito sa A1) at pagkatapos ay ihinahambing ang pagbabasa na ito laban sa pagbabasa mula sa sensor, maaari nating i-extrapolate ang isang true-to-life na pagbasa, hindi mahalaga kung ano ang VIN (basta nasa itaas ng 3.4V).

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

I-download ang buong code mula sa sumusunod na link.

Hakbang 7: Kaso ng Enclosure

Matapos ang maraming (masamang) mga pagsubok sa manu-manong pagputol ng hugis-parihaba na window ng display sa isang komersyal na kahon ng plastik, nagpasya akong idisenyo ang sarili ko para dito. Kaya, sa isang aplikasyon ng CAD ay dinisenyo ko ang isang kahon at panatilihin itong maliit hangga't maaari, na-mount ko ang baterya ng CR2 sa panlabas na bahagi (na may isang may hawak ng baterya na nakadikit sa mismong kahon).

I-download ang STL file para sa kaso ng enclosure, mula sa sumusunod na link.

Hakbang 8: Mga Posibleng Pagpapabuti sa Hinaharap

• Gumamit ng isang UV spectrometer upang masukat ang aktwal na mga halaga ng real-time na UV-Index sa ilalim ng iba't ibang mga kundisyon (Napakahalaga ng mga spectrometro ng UV);
• Kasabay na naitala ang output mula sa ML8511 gamit ang Arduino microcontroller;
• Sumulat ng algorithm upang maiugnay ang output ng ML8511 sa aktwal na halaga ng UVI sa real-time sa ilalim ng malawak na hanay ng mga kundisyon sa atmospera.

Hakbang 9: Image Gallery

Hakbang 10: Mga Kredito

• Carlos Orts:
• Arduino forum:
• Simula sa Elektronika:
• U8g2lib:
• World Health Organization, UV Index: