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测量UVA UVB

我们都热爱阳光，我们当然知道紫外线对人体皮肤的危害。显然，您不能长时间在沙滩上享受日光浴。但这一点都不明显，有可能在阳光下穿T恤，游泳，在山上行走吗？在克拉斯纳亚波利亚纳州的山上，太阳又一次“燃烧”之后，出现了一个问题-如何测量紫外线的即时指数，以及何时该藏在阴凉处。结果，这个小型设备诞生了-具有许多附加功能的紫外线辐射传感器。



设备应该能够做什么


主要功能是测量紫外线辐射指数。此外，我想测量空气温度和水温，精度至少为0.5度（尤其是当我在游泳池里用冰水浸一下时，看着在那儿游泳的中国温度计-28度，并且不在附近）。当然还有电池电量。

主要组件：VEML6075 + MCP3421 + STM8


没有多少传感器可以测量紫外线指数。常用的紫外线探针是光电晶体管。但是事实证明，校准非常困难。选择取决于数字传感器-VEML6075。原来他非常好。唯一的不利因素是，它很难购买，交货必须通过官方渠道“第五要素”（中国并不认为，只能通过一次性设备猜测质量）才能等待大约一个月。传感器优势：

  • 在家轻松校准
  • 传感器表面的余弦响应-解释射线的入射
  • 在两个范围内的准确指数读数-UVA UVB
  • 低消耗
  • I2C通信-全数字传感器


最初，传感器的尺寸令人恐惧，只有2x2毫米，没有热风枪，我认为用普通的烙铁很难焊接这样的琐事-但事实证明还不错。


第二个问题-水温的测量，由热电偶决定。为了从该传感器准确读取数据，请使用非常精确的ADC，该ADC带有集成的参考电压源MCP3421。 K型热电偶的18位分辨率+ 8倍信号放大可提供0.01度的温度分辨率-绰绰有余。考虑到需要测量化合物的温度，精度约为0.2度。通过测量沸水和冰进行检查。

作为微控制器-最简单，最便宜的选择-STM8S003F3。一切都在板上-计时器，I2C-传感器所需的等。

由于设备应在阳光下工作，因此LCD屏幕用作指示器。我想要紧凑-我选择了这个：


随着管理不得不折磨。在常规微控制器上多路复用LCD引脚仍然是一项任务，但总的来说一切都还不错。

该表壳选用了三河公司生产的小型紧凑型“ 20-31”。外部尺寸-35x45x18毫米。一切都适合-板子，指示器和电池。

我不会给出电路和电路板，一切都在github上

紫外线传感器校准


从传感器接收到读数后，它们并不十分满意，与“水力中心”的读数并不相似。我必须学习如何正确校准传感器。

为了根据传感器读数正确计算紫外线辐射指数，必须使用几个常数。没有特殊设备如何计算？这是计算指标的完整公式：

没有设备就无法计算常数k1和k2。但是它们对于最精确的计算是必需的，因此可以将它们作为一个单位。传感器的灵敏度常数可以从下表中得出：

我们需要第一行的常量，因为传感器没有被铁氟龙覆盖（我们无法购买光学铁氟龙，所以传感器终于打开了）。 UVAresp和UVBresp。但是必须计算常数a，b，c，d。我是用调试器完成的。您需要获取数据uva，uvb，uvcomp1，uvcomp2，并在Excel中计算常数。在显示屏上显示它们很不方便-数字太少。这是需要调试器的地方。接收数据后设置一个断点并查看计算值。您还可以在调试和反向连接过程中使用从ST8断开ST-link的功能。在这种情况下，调试会话不会中断！另一种选择是使用STM8 STUDIO。这个特殊的程序允许您在任何给定的时间获取变量。

要在不使用特殊设备的情况下计算常数，请使用它（在传感器的应用说明中对此进行了描述）。光谱中的阳光具有紫外线，红外线和可见光。要计算UV辐射的强度，必须减去有关IR辐射和可见辐射的过多数据。为此，请使用数据uvcomp1（负责可见辐射）和uvcomp2（负责IR辐射）。

要计算所用公式中的常数，需要两个人造光源：
•普通白炽灯-它在红外光谱和可见辐射中发光，没有紫外线辐射
•LED灯-仅在可见辐射中发光，没有UV和IR辐射
我们从LED灯开始。由于没有紫外线辐射，因此相应的指数将为零。

LED灯不具有IR辐射，因此UVcomp2将为0。在这种情况下，您可以找到

具有这些系数的系数，当UVcomp2不等于零时，使用传统的灯不难找到系数b和d。


使用这种简单的方法，您可以获取必要的常量。此类校准应在没有阳光和其他光源的晚上进行。
正确校准的传感器非常容易检查。在阳光明媚的日子，中午，当天空中没有云彩时，您需要通过将传感器精确对准太阳来测量强度。读数必须与气象站上传输的数据相匹配。

晒黑时，为了准确测量辐射，必须使传感器与身体表面保持平行。为了获得最大电流指标，必须将传感器对准太阳。

传感器开始以最大的数据平均时间显示最佳结果（传感器可以设置此参数-它本身对指示器进行平均的时间）-800ms。

为了使读数绝对完美，我们还必须遵循开发人员的建议-将木板涂成黑色，以使其不会反射并用黑色漏斗包围传感器。

使用经验


我马上要讲一下功耗-它非常小，当所有传感器和微控制器都在工作时约为2mA。如果不经常使用，电池一次充电可以持续约3个月。

我认为读数的准确性很高。我在几个地区（莫斯科，索契，克里米亚）进行了检查-中午时分的读数与天气地点一致。因此，我相信在多云的天气里他也可以被信任。

在传感器的制造中，我必须研究什么是紫外线辐射，以及它仍然是有害的。它是什么样的。它如何影响皮肤。太阳在地平线上的位置如何以及紫外线辐射是否对眼睛有害？

我个人检查了所有关于“烧伤”自己的文章。该传感器被证明是优秀的。现在，在山上的传感器上看到索引13时，我穿了一件紧身的衬衫，遮盖了身体的所有部位。到了晚上，当索引5时-我从容地走着，沐浴在温暖的阳光下。

我了解到在阳光明媚的日子里，您可以在莫斯科晒日光浴-中午时分，指数达到9。而且，游泳时，在阳光下度过的时间加倍。
对我来说，这个设备非常有用，我仍然使用它，整个家庭都相信这个见证。

此刻，他添加了一个非常精确的湿度传感器-HTS221。它也可以在I2C上工作，所以我只是制作了一个迷你板并将其粘贴到内部。用0.15mm的漆包线焊接。因此，现在它还显示湿度，比市场上出售的中国米精确得多。

我会写一些关于减去脂肪的大法-根据开发人员的建议，最好用光学特氟龙密封传感器以将传感器与灰尘隔离开来。在导轨中找不到这种聚四氟乙烯是行不通的，因此传感器变得尘土飞扬，有时我会用棉签擦拭。

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