UltraV: Pengukur Indeks UV Portabel: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Karena tidak dapat mengekspos diri ke matahari karena masalah dermatologis, saya menggunakan waktu yang saya habiskan di pantai untuk membuat pengukur sinar ultraviolet. UltraV.

Itu dibangun di atas Arduino Nano rev3, dengan sensor UV, konverter DC/DC untuk menaikkan tegangan baterai 3v, dan layar OLED kecil. Target utama saya adalah membuatnya tetap portabel, sehingga saya dapat dengan mudah mengetahui indeks UV kapan saja dan di mana saja.

Langkah 1: Bagian dan Komponen

• Mikrokontroler Arduino Nano rev.3
• Sensor UV ML8511
• Layar OLED 128×64 (SSD1306)
• MT3608 DC-DC step-up
• baterai CR2
• tempat baterai CR2
• mengalihkan
• kasus kandang

Langkah 2: Sensor

ML8511 (Lapis Semiconductors) adalah sensor UV, yang cocok untuk memperoleh intensitas UV di dalam atau di luar ruangan. ML8511 dilengkapi dengan penguat internal, yang mengubah arus foto menjadi tegangan tergantung pada intensitas UV. Fitur unik ini menawarkan antarmuka yang mudah ke sirkuit eksternal seperti ADC. Dalam mode daya mati, arus siaga tipikal adalah 0,1µA, sehingga memungkinkan masa pakai baterai lebih lama.

Fitur:

• Fotodioda sensitif terhadap UV-A dan UV-B
• Penguat operasional tertanam
• Output tegangan analog
• Arus suplai rendah (300µA tip.) dan arus siaga rendah (0,1µA tip.)
• Paket pemasangan permukaan kecil dan tipis (4.0mm x 3.7mm x 0.73mm, QFN keramik 12-pin)

Sayangnya, saya tidak memiliki kesempatan untuk menemukan bahan transparan UV untuk melindungi sensor. Setiap jenis penutup transparan yang saya uji (plastik, kaca, dll.) melemahkan pengukuran UV. Pilihan yang lebih baik tampaknya adalah kaca silika leburan kuarsa, tetapi saya belum menemukannya dengan harga yang wajar, jadi saya memutuskan untuk meninggalkan sensor di luar kotak, di udara terbuka.

Langkah 3: Operasi

Untuk mengukur, cukup nyalakan perangkat dan arahkan ke matahari selama beberapa detik, tetap sejajar dengan arah sinar matahari. Kemudian perhatikan di layar: indeks di sebelah kiri selalu menunjukkan ukuran instan (satu setiap 200 ms), sedangkan bacaan di sebelah kanan adalah bacaan maksimum yang diambil selama sesi ini: itulah yang Anda butuhkan.

Di bagian kiri bawah layar dilaporkan juga nomenklatur setara WHO (RENDAH, SEDANG, TINGGI, SANGAT TINGGI, EXTREME) untuk indeks UV yang diukur.

Langkah 4: Tegangan Baterai dan Membaca

Saya memilih baterai CR2, karena ukuran dan kapasitasnya (800 mAh). Saya menggunakan UltraV sepanjang musim panas dan baterainya masih membaca 2,8 v, jadi saya cukup puas dengan pilihannya. Saat beroperasi, sirkuit mengalirkan sekitar 100 mA, tetapi pengukuran pembacaan tidak memakan waktu lebih dari beberapa detik. Karena tegangan nominal baterai 3v, saya menambahkan konverter step up DC-DC untuk menaikkan tegangan hingga 9 volt dan menghubungkannya ke pin Vin.

Untuk menampilkan indikasi tegangan baterai di layar, saya menggunakan input analog (A2). Input analog Arduino dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC antara 0 dan 5V, tetapi teknik ini memerlukan kalibrasi. Untuk melakukan kalibrasi, Anda memerlukan multimeter. Pertama-tama nyalakan sirkuit dengan baterai terakhir Anda (CR2) dan jangan gunakan daya USB dari komputer; mengukur 5V pada Arduino dari regulator (terdapat pada pin Arduino 5V): tegangan ini digunakan untuk tegangan referensi ADC Arduino secara default. Sekarang masukkan nilai terukur ke dalam sketsa sebagai berikut (misalkan saya membaca 5.023):

tegangan = ((panjang)jumlah / (panjang)NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

Dalam sketsa, saya mengambil pengukuran tegangan sebagai rata-rata lebih dari 10 sampel.

Langkah 5: Skema dan Koneksi

Langkah 6: Perangkat Lunak

Untuk tampilan, saya menggunakan U8g2lib yang sangat fleksibel dan kuat untuk jenis tampilan OLED ini, memungkinkan berbagai pilihan font dan fungsi pemosisian yang baik.

Mengenai pembacaan tegangan dari ML8511, saya menggunakan pin referensi Arduino 3.3v (akurat dalam 1%) sebagai dasar untuk konverter ADC. Jadi, dengan melakukan konversi analog ke digital pada pin 3.3V (dengan menghubungkannya ke A1) dan kemudian membandingkan pembacaan ini dengan pembacaan dari sensor, kita dapat memperkirakan pembacaan yang sebenarnya, tidak peduli berapa VIN-nya (selama di atas 3.4V).

int uvLevel = averageAnalogRead(UVOUT);int refLevel = averageAnalogRead(REF_3V3);mengambang outputVoltage = 3,3 / refLevel * uvLevel;

Unduh kode lengkapnya dari tautan berikut.

Langkah 7: Kotak Kandang

Setelah beberapa tes (buruk) pada pemotongan manual jendela tampilan persegi panjang pada kotak plastik komersial, saya memutuskan untuk mendesain sendiri untuk itu. Jadi, dengan aplikasi CAD saya merancang sebuah kotak dan untuk membuatnya sekecil mungkin, saya memasang baterai CR2 secara eksternal di sisi belakang (dengan dudukan baterai yang direkatkan pada kotak itu sendiri).

Unduh file STL untuk casing enklosur, dari tautan berikut.

Langkah 8: Kemungkinan Perbaikan di Masa Depan

• Memanfaatkan spektrometer UV untuk mengukur nilai Indeks UV real-time aktual dalam berbagai kondisi (spektrometer UV sangat mahal);
• Secara bersamaan merekam output dari ML8511 dengan mikrokontroler Arduino;
• Tulis algoritme untuk menghubungkan keluaran ML8511 dengan nilai UVI aktual secara real-time dalam berbagai kondisi atmosfer.

Langkah 9: Galeri Gambar

Langkah 10: Kredit

• Carlos Orts:
• Forum Arduino:
• Memulai Elektronik:
• U8g2lib:
• Organisasi Kesehatan Dunia, Indeks UV: