अल्ट्रावी: एक पोर्टेबल यूवी-इंडेक्स मीटर: 10 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

एक त्वचा संबंधी समस्या के कारण खुद को सूर्य के सामने उजागर करने में असमर्थ होने के कारण, मैंने उस समय का उपयोग किया जो मैंने समुद्र तट पर एक पराबैंगनी किरण मीटर बनाने के लिए बिताया होगा। अल्ट्रावी।

यह एक Arduino Nano Rev3 पर बनाया गया है, जिसमें एक UV सेंसर, 3v बैटरी वोल्टेज बढ़ाने के लिए एक DC/DC कनवर्टर और एक छोटा OLED डिस्प्ले है। मेरा मुख्य लक्ष्य इसे पोर्टेबल रखना था, ताकि मैं यूवी-इंडेक्स को किसी भी क्षण और किसी भी स्थान पर आसानी से जान सकूं।

चरण 1: भाग और घटक

• माइक्रोकंट्रोलर Arduino नैनो Rev.3
• ML8511 यूवी सेंसर
• 128×64 OLED डिस्प्ले (SSD1306)
• MT3608 DC-DC स्टेप-अप
• CR2 बैटरी
• CR2 बैटरी धारक
• स्विच
• बाड़े का मामला

चरण 2: सेंसर

ML8511 (लैपिस सेमीकंडक्टर्स) एक यूवी सेंसर है, जो घर के अंदर या बाहर यूवी तीव्रता प्राप्त करने के लिए उपयुक्त है। ML8511 एक आंतरिक एम्पलीफायर से लैस है, जो यूवी तीव्रता के आधार पर फोटो-करंट को वोल्टेज में परिवर्तित करता है। यह अनूठी विशेषता बाहरी सर्किट जैसे एडीसी के लिए एक आसान इंटरफ़ेस प्रदान करती है। पावर डाउन मोड में, विशिष्ट स्टैंडबाय करंट 0.1μA है, इस प्रकार एक लंबी बैटरी लाइफ को सक्षम करता है।

विशेषताएं:

• यूवी-ए और यूवी-बी. के प्रति संवेदनशील फोटोडायोड
• एंबेडेड ऑपरेशनल एम्पलीफायर
• एनालॉग वोल्टेज आउटपुट
• कम आपूर्ति वर्तमान (300μA टाइप।) और कम स्टैंडबाय वर्तमान (0.1μA टाइप।)
• छोटा और पतला सतह माउंट पैकेज (4.0 मिमी x 3.7 मिमी x 0.73 मिमी, 12-पिन सिरेमिक क्यूएफएन)

दुर्भाग्य से, मुझे सेंसर की सुरक्षा के लिए किसी भी यूवी-पारदर्शी सामग्री को खोजने का मौका नहीं मिला। मेरे द्वारा परीक्षण किए गए किसी भी प्रकार के पारदर्शी आवरण (प्लास्टिक, कांच, आदि) यूवी माप को क्षीण कर रहे थे। बेहतर विकल्प क्वार्ट्ज फ्यूज्ड सिलिका ग्लास लगता है, लेकिन मुझे उचित मूल्य पर कोई नहीं मिला, इसलिए मैंने सेंसर को बॉक्स के बाहर, खुली हवा में छोड़ने का फैसला किया।

चरण 3: संचालन

माप लेने के लिए, बस उपकरण को चालू करें और इसे सूर्य की किरणों की दिशा के साथ संरेखित रखते हुए कई सेकंड के लिए सूर्य की ओर इंगित करें। फिर डिस्प्ले पर देखें: बाईं ओर का इंडेक्स हमेशा तत्काल माप (प्रत्येक 200 एमएस में से एक) दिखाता है, जबकि दाईं ओर रीडिंग इस सत्र के दौरान ली गई अधिकतम रीडिंग है: यही वह है जिसकी आपको आवश्यकता है।

डिस्प्ले के निचले बाएं हिस्से में मापा यूवी-इंडेक्स के लिए डब्ल्यूएचओ समकक्ष नामकरण (लो, मॉडरेट, हाई, वेरी हाई, एक्सट्रीम) के बारे में भी बताया गया है।

चरण 4: बैटरी वोल्टेज और रीडिंग

मैं इसके आकार और क्षमता (800 एमएएच) के लिए एक सीआर2 बैटरी चुनता हूं। मैंने पूरे गर्मियों में अल्ट्रावी का इस्तेमाल किया और बैटरी अभी भी 2.8 वी पढ़ती है, इसलिए मैं पसंद से काफी संतुष्ट हूं। जब संचालित होता है, तो सर्किट लगभग 100 mA निकल जाता है, लेकिन रीडिंग माप में कुछ सेकंड से अधिक समय नहीं लगता है। जैसा कि बैटरी नाममात्र वोल्टेज 3v है, मैंने वोल्टेज को 9 वोल्ट तक लाने के लिए एक डीसी-डीसी स्टेप अप कनवर्टर जोड़ा और इसे विन पिन से जोड़ा।

डिस्प्ले पर बैटरी वोल्टेज का संकेत देने के लिए, मैंने एक एनालॉग इनपुट (A2) का उपयोग किया। Arduino एनालॉग इनपुट का उपयोग 0 और 5V के बीच DC वोल्टेज को मापने के लिए किया जा सकता है, लेकिन इस तकनीक के लिए अंशांकन की आवश्यकता होती है। अंशांकन करने के लिए, आपको एक मल्टीमीटर की आवश्यकता होगी। पहले अपनी अंतिम बैटरी (CR2) से सर्किट को पावर दें और कंप्यूटर से USB पावर का उपयोग न करें; नियामक से Arduino पर 5V को मापें (Arduino 5V पिन पर पाया गया): यह वोल्टेज डिफ़ॉल्ट रूप से Arduino ADC संदर्भ वोल्टेज के लिए उपयोग किया जाता है। अब मापे गए मान को स्केच में इस प्रकार रखें (मान लीजिए कि मैंने 5.023 पढ़ा है):

वोल्टेज = ((लंबा) योग / (लंबा) NUM_SAMPLES * 5023) / 1024.0;

स्केच में, मैं वोल्टेज माप को औसतन 10 से अधिक नमूनों के रूप में ले रहा हूं।

चरण 5: योजनाबद्ध और कनेक्शन

चरण 6: सॉफ्टवेयर

प्रदर्शन के लिए, मैंने U8g2lib का उपयोग किया जो इस प्रकार के OLED डिस्प्ले के लिए बहुत लचीला और शक्तिशाली है, जिससे फोंट की एक विस्तृत पसंद और अच्छी स्थिति वाले कार्यों की अनुमति मिलती है।

ML8511 से वोल्टेज रीडिंग के संबंध में, मैंने ADC कनवर्टर के लिए आधार के रूप में 3.3v Arduino संदर्भ पिन (1% के भीतर सटीक) का उपयोग किया। इसलिए, 3.3V पिन पर डिजिटल रूपांतरण का एनालॉग करके (इसे A1 से जोड़कर) और फिर सेंसर से रीडिंग के खिलाफ इस रीडिंग की तुलना करके, हम एक वास्तविक-से-जीवन रीडिंग को एक्सट्रपलेशन कर सकते हैं, चाहे VIN कोई भी हो (जब तक यह 3.4V से ऊपर है)।

int uvLevel = औसतAnalogRead (UVOUT); int refLevel = औसतAnalogRead (REF_3V3); फ्लोट आउटपुट वोल्टेज = 3.3 / refLevel * uvLevel;

निम्नलिखित लिंक से पूरा कोड डाउनलोड करें।

चरण 7: संलग्नक मामला

एक व्यावसायिक प्लास्टिक बॉक्स पर आयताकार डिस्प्ले विंडो को मैन्युअल रूप से काटने पर कई (खराब) परीक्षणों के बाद, मैंने इसके लिए अपना खुद का डिजाइन करने का फैसला किया। इसलिए, एक CAD एप्लिकेशन के साथ मैंने एक बॉक्स डिज़ाइन किया और इसे जितना संभव हो उतना छोटा रखने के लिए, मैंने CR2 बैटरी को बाहरी रूप से पीछे की तरफ लगाया (बैटरी धारक के साथ बॉक्स पर ही चिपका हुआ)।

निम्नलिखित लिंक से संलग्नक मामले के लिए एसटीएल फ़ाइल डाउनलोड करें।

चरण 8: संभावित भविष्य में सुधार

• विभिन्न परिस्थितियों में वास्तविक वास्तविक समय यूवी-इंडेक्स मूल्यों को मापने के लिए यूवी स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करें (यूवी स्पेक्ट्रोमीटर बहुत महंगे हैं);
• साथ ही Arduino माइक्रोकंट्रोलर के साथ ML8511 से आउटपुट रिकॉर्ड करें;
• वायुमंडलीय परिस्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला के तहत वास्तविक समय में ML8511 आउटपुट को वास्तविक UVI मान से जोड़ने के लिए एल्गोरिथम लिखें।

चरण 9: छवि गैलरी

चरण 10: क्रेडिट

• कार्लोस ऑर्ट्स:
• Arduino फोरम:
• इलेक्ट्रॉनिक्स शुरू करना:
• U8g2lib:
• विश्व स्वास्थ्य संगठन, यूवी सूचकांक: