怎樣制作紫外線指數(shù)計(jì)

第1步：零件和組件

微控制器Arduino Nano rev.3

ML8511紫外傳感器

128×64 OLED顯示屏（SSD1306）

MT3608 DC-DC步驟-li

CR2電池

CR2電池座

開關(guān)

外殼盒

步驟2：傳感器

ML8511（Lapis Semiconductors）是一種紫外線傳感器，適用于采集紫外線室內(nèi)或室外強(qiáng)度。 ML8511配有內(nèi)部放大器，可根據(jù)紫外線強(qiáng)度將光電流轉(zhuǎn)換為電壓。這種獨(dú)特的功能為ADC等外部電路提供了簡便的接口。在省電模式下，典型待機(jī)電流為0.1μA，從而延長電池壽命。

特點(diǎn)：

對UV-A和UV敏感的光電二極管-B

嵌入式運(yùn)算放大器

模擬電壓輸出

低電源電流（典型值300μA）和低待機(jī)電流（典型值0.1μA）

小而薄的表面貼裝封裝（4.0mm x 3.7mm x 0.73mm，12芯陶瓷QFN）

不幸的是，我沒有機(jī)會發(fā)現(xiàn)任何紫外線 - 透明材料，以保護(hù)傳感器。我測試過的任何一種透明蓋子（塑料，玻璃等）都會減弱紫外線測量。更好的選擇似乎是石英熔融石英玻璃，但我沒有找到任何合理的價格，所以我決定將傳感器放在盒子外面，露天。

步驟3：操作

要采取措施，只需打開設(shè)備并將其指向太陽幾秒鐘，使其與方向保持一致太陽光線。然后在顯示屏上觀察：左側(cè)的索引始終顯示即時測量值（每個200毫秒一個），而右側(cè)的讀數(shù)是此會話期間的最大讀數(shù)：這是您需要的值。

在顯示屏的左下方，還報(bào)告了測量的紫外線指數(shù)的WHO等效命名法（低，中等，高，極高，極端）。

步驟4：電池電壓和讀數(shù)

我選擇CR2電池，因?yàn)樗某叽绾腿萘浚?00 mAh）。我整個夏天都使用UltraV，電池仍然可以讀取2.8V，所以我對這個選擇非常滿意。操作時，電路消耗約100 mA，但讀數(shù)測量不會超過幾秒鐘。由于電池額定電壓為3v，我添加了一個DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器，使電壓高達(dá)9伏，并將其連接到Vin引腳。

為了使電池電壓指示在顯示，我使用了模擬輸入（A2）。 Arduino模擬輸入可用于測量0到5V之間的直流電壓，但這種技術(shù)需要校準(zhǔn)。要執(zhí)行校準(zhǔn)，您需要一個萬用表。首先使用最終電池（CR2）為電路供電，不要使用計(jì)算機(jī)的USB電源;從穩(wěn)壓器（在Arduino 5V引腳上找到）測量Arduino上的5V：默認(rèn)情況下，此電壓用于Arduino ADC參考電壓?，F(xiàn)在將測量值放入草圖中，如下所示（假設(shè)我讀到5.023）：

voltage = （（long）sum / （long）NUM_SAMPLES * 5023） / 1024.0;

在草圖中，我將電壓測量值作為10個樣本的平均值。

步驟5：原理圖和連接

步驟6：軟件

對于顯示器，我使用了U8g2lib，它非常靈活，功能強(qiáng)大，適用于此類OLED顯示器，允許多種字體選擇和良好的定位功能。

關(guān)于ML8511的電壓讀數(shù)，我使用3.3v Arduino參考引腳（精度在1％以內(nèi)）作為ADC轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)。因此，通過在3.3V引腳上進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換（通過將其連接到A1），然后將此讀數(shù)與傳感器的讀數(shù)進(jìn)行比較，我們可以推斷出真實(shí)的讀數(shù)，無論VIN是什么（只要它高于3.4V）。

int uvLevel = averageAnalogRead（UVOUT）;

int refLevel = averageAnalogRead（REF_3V3）;

float outputVoltage = 3.3 / refLevel * uvLevel;

從以下鏈接下載完整代碼。

步驟7：外殼案例

在商業(yè)塑料盒上手動切割矩形顯示窗口的幾次（壞）測試后，我決定自己設(shè)計(jì)它。因此，在CAD應(yīng)用程序中，我設(shè)計(jì)了一個盒子并盡可能地保持它的小巧，我將CR2電池從外部安裝在背面（電池盒粘在盒子上）。

下載機(jī)箱的STL文件，來自以下鏈接。

步驟8：可能的未來改進(jìn)

使用紫外光譜儀在各種條件下測量實(shí)際的實(shí)時UV指數(shù)值（紫外光譜儀非常昂貴）;

使用Arduino微控制器同時記錄ML8511的輸出;

寫入算法以關(guān)聯(lián)ML8511在廣泛的大氣條件下實(shí)時輸出到實(shí)際UVI值。

步驟9：圖像庫