UltraV: პორტატული ულტრაიისფერი ინდექსის მეტრი: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

დერმატოლოგიური პრობლემის გამო მზეზე გამოვლენის შეუძლებლობის გამო, სანაპიროზე გატარებული დრო გამოვიყენე ულტრაიისფერი სხივების მრიცხველის ასაშენებლად. UltraV.

ის აგებულია Arduino Nano rev3– ზე, ულტრაიისფერი სენსორით, DC/DC გადამყვანი 3 ბატარეის ძაბვის ასამაღლებლად და მცირე OLED დისპლეით. ჩემი მთავარი მიზანი იყო მისი პორტატული შენარჩუნება, ასე რომ მე ადვილად ვიცნობდი UV- ინდექსს ნებისმიერ მომენტში და ნებისმიერ ადგილას.

ნაბიჯი 1: ნაწილები და კომპონენტები

• მიკროკონტროლი Arduino Nano rev.3
• ML8511 ულტრაიისფერი სენსორი
• 128 × 64 OLED დიპლომატი (SSD1306)
• MT3608 DC-DC გაძლიერება
• CR2 ბატარეა
• CR2 ბატარეის დამჭერი
• გადართვა
• დანართი ქეისი

ნაბიჯი 2: სენსორი

ML8511 (ლაპის ნახევარგამტარები) არის ულტრაიისფერი სენსორი, რომელიც შესაფერისია ულტრაიისფერი ინტენსივობის მისაღებად შენობაში ან გარეთ. ML8511 აღჭურვილია შიდა გამაძლიერებელით, რომელიც ულტრაიისფერი სხივის ინტენსივობიდან გამომდინარე ფოტო მიმდინარეობას ძაბვად გარდაქმნის. ეს უნიკალური ფუნქცია გთავაზობთ მარტივ ინტერფეისს გარე სქემებისთვის, როგორიცაა ADC. გათიშვის რეჟიმში, ტიპიური ლოდინის დენი არის 0.1µA, რითაც იძლევა ბატარეის ხანგრძლივობას.

Მახასიათებლები:

• ფოტოდიოდი მგრძნობიარეა UV-A და UV-B მიმართ
• ჩამონტაჟებული ოპერატიული გამაძლიერებელი
• ანალოგური ძაბვის გამომუშავება
• დაბალი მიწოდების დენი (300µA ტიპი.) და დაბალი ლოდინის დენი (0.1µA ტიპი.)
• მცირე და თხელი ზედაპირის სამონტაჟო პაკეტი (4.0 მმ x 3.7 მმ x 0.73 მმ, 12 პინიანი კერამიკული QFN)

სამწუხაროდ, მე არ მქონდა შანსი ვიპოვო ულტრაიისფერი გამჭვირვალე მასალა სენსორის დასაცავად. ნებისმიერი გამჭვირვალე საფარი, რომელიც მე გამოვცადე (პლასტიკური, მინა და სხვა) ამცირებდა ულტრაიისფერი გაზომვის მაჩვენებელს. როგორც ჩანს, უკეთესი არჩევანი იქნება კვარცის შედუღებული სილიციუმის მინა, მაგრამ მე ვერ ვიპოვე გონივრული ფასი, ამიტომ გადავწყვიტე სენსორი დავტოვო ყუთის გარეთ, ღია ცის ქვეშ.

ნაბიჯი 3: ოპერაციები

ზომების მისაღებად, უბრალოდ ჩართეთ მოწყობილობა და მიუთითეთ მზეზე რამდენიმე წამის განმავლობაში, შეინარჩუნეთ იგი მზის სხივების მიმართულებით. შემდეგ უყურეთ ეკრანს: მარცხნივ მყოფი ინდექსი ყოველთვის აჩვენებს მყისიერ ზომას (თითოეული 200 ms), ხოლო მარჯვნივ წაკითხული არის მაქსიმალური კითხვა ამ სესიის განმავლობაში: ეს არის ის, რაც გჭირდებათ.

ეკრანის ქვედა მარცხენა ნაწილში მოხსენებულია WHO– ს ექვივალენტური ნომენკლატურა (LOW, MODERATE, HIGH, VERY HIGH, EXTREME) გაზომილი ულტრაიისფერი ინდექსისთვის.

ნაბიჯი 4: ბატარეის ძაბვა და კითხვა

მე ვირჩევ CR2 ბატარეას, მისი ზომისა და ტევადობისთვის (800 mAh). მე ვიყენებდი UltraV მთელი ზაფხულის განმავლობაში და ბატარეა კვლავ კითხულობს 2.8 ვ, ასე რომ მე საკმაოდ კმაყოფილი ვარ არჩევანით. როდესაც მუშაობს, წრე იშლება დაახლოებით 100 mA, მაგრამ კითხვის გაზომვას არ სჭირდება რამდენიმე წამი. იმის გამო, რომ ბატარეის ნომინალური ძაბვა არის 3 ვ, მე დავამატე DC-DC საფეხურიანი გადამყვანი, რომ ძაბვა 9 ვოლტამდე მიიყვანოს და დავუკავშირე მას Vin pin- ს.

იმისათვის, რომ ეკრანზე იყოს ბატარეის ძაბვის მითითება, გამოვიყენე ანალოგური შეყვანა (A2). არდუინოს ანალოგური საშუალებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას DC ძაბვის გასაზომად 0 -დან 5 ვ -მდე, მაგრამ ეს ტექნიკა მოითხოვს დაკალიბრებას. კალიბრაციის შესასრულებლად დაგჭირდებათ მულტიმეტრი. ჯერ ჩართეთ ჩართვა თქვენი საბოლოო ბატარეით (CR2) და არ გამოიყენოთ USB ენერგია კომპიუტერიდან; გაზომეთ 5V არდუინოზე მარეგულირებელიდან (ნაპოვნია Arduino 5V პინზე): ეს ძაბვა ნაგულისხმევად გამოიყენება Arduino ADC საცნობარო ძაბვისთვის. ახლა ჩადეთ ესკიზი ესკიზში შემდეგნაირად (დავუშვათ მე წავიკითხე 5.023):

ძაბვა = ((გრძელი) ჯამი / (გრძელი) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

ესკიზში მე ვიღებ ძაბვის გაზომვას საშუალოდ 10 -ზე მეტ ნიმუშზე.

ნაბიჯი 5: სქემატური და კავშირები

ნაბიჯი 6: პროგრამული უზრუნველყოფა

ჩვენებისთვის გამოვიყენე U8g2lib, რომელიც არის ძალიან მოქნილი და მძლავრი ამ ტიპის OLED დისპლეებისთვის, რაც შრიფტების ფართო არჩევანს და პოზიციონირების კარგ ფუნქციებს იძლევა.

რაც შეეხება ML8511 ძაბვის კითხვას, მე გამოვიყენე 3.3v Arduino საცნობარო პინი (ზუსტი 1%-ის ფარგლებში), როგორც ADC კონვერტორის საფუძველი. 3.3V პინზე ციფრული გარდაქმნის ანალოგიით (A1– სთან დაკავშირებით) და შემდეგ ამ მაჩვენებლის შედარებისას სენსორის წაკითხვისთანავე, ჩვენ შეგვიძლია ექსტრაპოლაცია გავუკეთოთ ჭეშმარიტ სიცოცხლეს, არ აქვს მნიშვნელობა რა არის VIN (სანამ ის 3.4 ვ -ზე მეტია).

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

ჩამოტვირთეთ სრული კოდი შემდეგი ბმულიდან.

ნაბიჯი 7: დანართი

კომერციულ პლასტმასის ყუთზე მართკუთხა ჩვენების ფანჯრის ხელით მოჭრის რამდენიმე (ცუდი) ტესტის შემდეგ, მე გადავწყვიტე შემექმნა მისთვის. ამრიგად, CAD პროგრამით მე შევიმუშავე ყუთი და რაც შეიძლება მცირე ზომის შესანახად, CR2 ბატარეა გარედან დავაყენე უკანა მხარეს (ბატარეის დამჭერი თვით ყუთზეა დამაგრებული).

ჩამოტვირთეთ STL ფაილი დანართის შემთხვევაში, შემდეგი ბმულიდან.

ნაბიჯი 8: შესაძლო მომავალი გაუმჯობესება

• გამოიყენეთ ულტრაიისფერი სპექტრომეტრი სხვადასხვა პირობებში რეალურ დროში ულტრაიისფერი ინდექსის მნიშვნელობების გასაზომად (ულტრაიისფერი სპექტრომეტრები ძალიან ძვირია);
• ML8511– დან გამომავალი ერთდროულად ჩაწერა Arduino მიკროკონტროლერთან ერთად;
• დაწერეთ ალგორითმი, რომელიც ML8511 გამომავალს დაუკავშირებს რეალურ დროში რეალურ დროში ატმოსფერული პირობების ფართო სპექტრში.

ნაბიჯი 9: სურათების გალერეა

ნაბიჯი 10: კრედიტები

• კარლოს ორტსი:
• არდუინოს ფორუმი:
• ელექტრონიკის დაწყება:
• U8g2lib:
• ჯანდაცვის მსოფლიო ორგანიზაცია, ულტრაიისფერი ინდექსი: