Get best of the week

Mengukur UVA UVB

Kita semua mencintai matahari dan tentu saja kita tahu tentang bahaya radiasi ultraviolet untuk kulit manusia. Jelas, Anda tidak bisa berjemur di pantai untuk waktu yang lama. Tapi sama sekali tidak jelas, mungkinkah untuk berjalan di kaus di bawah matahari, dan berenang, berjalan di pegunungan? Setelah "pembakaran" lain dari matahari di pegunungan di Krasnaya Polyana, muncul pertanyaan - bagaimana mengukur indeks instan radiasi ultraviolet dan tahu kapan saatnya bersembunyi di tempat teduh. Akibatnya, perangkat kecil ini lahir - sensor radiasi UV dengan sejumlah fungsi tambahan.



Apa yang seharusnya dapat dilakukan perangkat


Fungsi utamanya adalah untuk mengukur indeks radiasi UV. Selain itu, saya ingin mengukur suhu udara dan suhu air, dengan akurasi setidaknya 0,5 derajat (terutama ketika saya berenang di kolam dengan air es dan melihat termometer China yang berenang di sana - 28 derajat, dan tidak ada). Dan tentu saja, daya baterai.

Komponen utama: VEML6075 + MCP3421 + STM8


Tidak banyak sensor untuk mengukur indeks UV. Probe UV yang umum digunakan adalah fototransistor. Tetapi ternyata cukup sulit untuk dikalibrasi. Pilihan jatuh pada sensor digital - VEML6075. Dia ternyata sangat baik. Satu-satunya negatif adalah bahwa itu sulit untuk membeli, pengiriman harus menunggu sekitar satu bulan melalui saluran resmi - "Elemen Kelima" (China tidak menganggapnya - tidak menyenangkan untuk menebak kualitas dalam perangkat satu kali). Sensor Keuntungan:

  • kalibrasi mudah di rumah
  • respon kosinus dari permukaan sensor - akuntansi untuk kejadian sinar
  • pembacaan indeks yang akurat dalam dua rentang - UVA UVB
  • konsumsi rendah
  • Komunikasi I2C - sensor sepenuhnya digital


Awalnya, ukuran sensornya menakutkan 2x2 mm, tidak ada pistol udara panas, saya pikir akan sulit untuk menyolder sepele seperti itu dengan besi solder biasa - tapi ternyata baik-baik saja.


Pertanyaan kedua - pengukuran suhu air, memutuskan dengan termokopel. Untuk pembacaan data yang akurat dari sensor ini, gunakan ADC yang sangat akurat, dengan sumber tegangan referensi terintegrasi - MCP3421. Resolusi 18-bit + amplifikasi sinyal 8x untuk termokopel tipe-K memberikan resolusi suhu 0,01 derajat - lebih dari cukup. Mengingat kebutuhan untuk mengukur suhu senyawa, akurasi berada di wilayah 0,2 derajat. Diperiksa dengan mengukur air mendidih dan es.

Sebagai mikrokontroler - opsi paling sederhana dan termurah - STM8S003F3. Semuanya ada di papan - timer, I2C - diperlukan untuk sensor, dll.

Karena perangkat harus bekerja di bawah sinar matahari, layar LCD digunakan sebagai indikator. Saya ingin kekompakan - saya memilih yang ini:


Dengan manajemen harus siksaan. Multiplexing pin LCD pada mikrokontroler konvensional masih tugas itu, tetapi secara umum semuanya ternyata baik-baik saja.

Kasing memilih kecil, kompak dari perusahaan model Sanhe "20-31". Ukuran eksternal - 35x45x18 mm. Semuanya pas - papan, indikator dan baterai.

Saya tidak akan memberikan sirkuit dan papan, semuanya ada di github

Kalibrasi Sensor UV


Setelah menerima pembacaan dari sensor - mereka tidak terlalu senang, mereka tidak mirip dengan pembacaan "pusat hidro". Saya harus belajar cara mengalibrasi sensor dengan benar.

Untuk menghitung indeks radiasi UV dengan benar sesuai dengan pembacaan sensor, perlu menggunakan beberapa konstanta. Bagaimana cara menghitungnya tanpa peralatan khusus? Berikut adalah rumus lengkap untuk menghitung indeks:

Konstanta k1 dan k2 tidak dapat dihitung tanpa peralatan. Tetapi mereka diperlukan untuk perhitungan yang paling akurat, sehingga dapat diambil sebagai satu kesatuan. Konstanta sensitivitas sensor dapat diambil dari tabel:

Kita memerlukan konstanta dari baris pertama, karena sensor tidak tercakup oleh Teflon (kita tidak dapat membeli Teflon optik, sehingga sensor akhirnya terbuka). UVAresp dan UVBresp. Tetapi konstanta a, b, c, d harus dihitung. Saya melakukan ini dengan debugger. Perlu untuk mendapatkan data uva, uvb, uvcomp1, uvcomp2, dan menghitung konstanta di Excel. Tidak nyaman untuk menampilkannya di layar - terlalu sedikit digit. Di sinilah diperlukan debugger. Atur breakpoint setelah menerima data dan lihat nilai yang dihitung. Anda juga dapat menggunakan kemampuan untuk memutuskan hubungan ST-link dari STM8 selama debugging dan koneksi balik. Dalam hal ini, sesi debug tidak terganggu! Pilihan lain adalah menggunakan STM8 STUDIO. Program khusus ini memungkinkan Anda untuk mendapatkan variabel pada waktu tertentu.

Untuk menghitung konstanta tanpa peralatan khusus, mari kita gunakan ini (ini dijelaskan dalam catatan aplikasi ke sensor). Sinar matahari dalam spektrumnya memiliki radiasi UV, radiasi IR dan radiasi tampak. Untuk menghitung intensitas radiasi UV, perlu untuk mengurangi kelebihan data tentang radiasi IR dan radiasi yang terlihat. Untuk melakukan ini, gunakan data uvcomp1 (bertanggung jawab untuk radiasi yang terlihat) dan uvcomp2 (bertanggung jawab untuk radiasi IR).

Untuk menghitung konstanta dalam formula yang digunakan, diperlukan dua sumber cahaya buatan:
• lampu pijar biasa - memancarkan dalam spektrum IR dan radiasi tampak, tidak ada radiasi UV
• Lampu LED - memancarkan hanya dalam radiasi yang terlihat, tidak ada radiasi UV dan IR
Kami mulai dengan lampu LED. Karena tidak ada radiasi UV, indeks yang sesuai akan menjadi nol.

Lampu LED tidak memiliki radiasi IR, sehingga UVcomp2 akan menjadi 0. Dan dalam hal ini, Anda dapat menemukan koefisien-koefisien tersebut.

Memiliki koefisien-koefisien ini, tidaklah sulit untuk menemukan koefisien b dan d ketika menggunakan lampu konvensional, ketika UVcomp2 tidak sama dengan nol.


Dengan menggunakan metode sederhana ini Anda bisa mendapatkan konstanta yang diperlukan. Kalibrasi semacam itu harus dilakukan pada malam hari ketika tidak ada sinar matahari dan sumber cahaya lainnya.
Sensor yang dikalibrasi dengan benar sangat mudah untuk diperiksa. Pada hari yang cerah, pada siang hari, ketika tidak ada awan di langit, Anda perlu mengukur intensitasnya dengan mengarahkan sensor tepat ke matahari. Bacaan harus sesuai dengan data yang dikirimkan di situs cuaca.

Saat penyamakan, untuk mengukur radiasi secara akurat, sensor harus dijaga sejajar dengan permukaan tubuh. Untuk mendapatkan indeks arus maksimum, sensor harus diarahkan ke matahari.

Sensor mulai menunjukkan hasil terbaik dengan waktu rata-rata data maksimum (sensor memiliki kemampuan untuk mengatur parameter ini - waktu selama itu sendiri rata-rata indikator) - 800ms.

Agar bacaan benar-benar sempurna, kami juga harus mengikuti rekomendasi pengembang - untuk mengecat papan hitam sehingga tidak mencerminkan dan mengelilingi sensor dengan corong hitam.

Gunakan pengalaman


Saya akan katakan segera tentang konsumsi - ini sangat kecil, sekitar 2 mA ketika semua sensor dan mikrokontroler bekerja. Dengan penggunaan yang jarang, baterai bertahan sekitar 3 bulan dengan sekali pengisian daya.

Saya menganggap akurasi pembacaan sangat tinggi. Saya memeriksa di beberapa daerah (Moskow, Sochi, Crimea) - bacaan bertepatan pada siang hari dengan situs cuaca. Karena itu, saya percaya bahwa dalam cuaca mendung dia juga bisa dipercaya.

Dalam pembuatan sensor, saya harus mempelajari apa itu radiasi UV, dan bagaimana itu masih berbahaya. Jenis apa itu Bagaimana pengaruhnya terhadap kulit. Bagaimana posisi matahari di cakrawala dan apakah radiasi UV berbahaya bagi mata.

Secara pribadi, saya memeriksa semua artikel tentang "membakar" pada diri saya sendiri. Sensor terbukti sangat baik. Sekarang, setelah melihat indeks 13 pada sensor di pegunungan, saya mengenakan baju ketat dan menutupi seluruh bagian tubuh. Dan di malam hari, ketika indeks 5 - saya berjalan dengan tenang dan berjemur di bawah sinar matahari yang hangat.

Saya belajar bahwa pada hari yang cerah, Anda bisa mendapatkan sengatan matahari yang baik di Moskow - indeksnya mencapai 9 pada siang hari. Dan juga, bahwa ketika berenang, waktu yang dihabiskan di bawah matahari berlipat ganda.
Bagi saya, perangkat ini sangat berguna, saya masih menggunakannya, seluruh keluarga mempercayai kesaksian.

Saat ini, ia menambahkan sensor kelembaban yang sangat akurat - HTS221. Ini juga berfungsi pada I2C, jadi saya hanya membuat mini-board dan menempelkannya di dalamnya. Disolder dengan kawat 0,15mm yang dipernis. Jadi, sekarang ini juga menunjukkan kelembaban, jauh lebih akurat daripada meter China yang dijual di pasar.

Saya akan menulis sedikit tentang minus lemak besar - menurut rekomendasi pengembang, lebih baik untuk menutup sensor dengan Teflon optik untuk mengisolasi sensor dari debu dan kotoran. Tidak berhasil menemukan teflon seperti itu di rel, jadi sensor menjadi berdebu dan kadang-kadang saya menyekanya dengan kapas.

More articles:


All Articles