UltraV：便携式紫外线指数仪

本期带大家自制一款便携式紫外线指数仪。不论是皮肤患者还是爱美的小姐姐，这款小仪器真的非常实用。这款紫外线指数测量仪主要是由Arduino Nano rev3，一个UV传感器，一个直流变压器（用以提高3v电池电压），以及一个小型OLED显示屏构成。

我的主要目标是为了方便携带，这样我就可以在任何时间和任何地方轻松了解紫外线指数。

材料清单

1、Arduino Nano rev3
2、ML8511 紫外线传感器
3、128×64 OLED 显示屏（SSD1306）
4、MT3608 DC-DC 变压器
5、CR2电池
6、CR2电池座
7、开关
8、外壳

传感器说明

ML8511是一种紫外线传感器，适用于室内或户外读取紫外线强度。 ML8511内部配有放大器，可根据紫外线强度将光电流转换为电压。这种独特的功能可以为ADC等外部电路提供了简便的接口。在省电模式下，通常待机电流为0.1μA，从而延长电池寿命。

特征：

• 对UV-A和UV-B敏感的光电二极管

• 嵌入式运算放大器

• 模拟电压输出

• 低电源电流（典型值300μA）和低待机电流（典型值0.1μA）

• 小而薄的表面封装（4.0mm x 3.7mm x 0.73mm，12引脚 陶瓷封装QFN）

可惜的是，我没有找到任何紫外线透明材料来保护传感器。我测试过的任何一种透明盖子（塑料，玻璃等）都会减弱紫外线测量。更好的选择可能是熔融石英玻璃，但我没有找到合理价位的材料，所以我决定将传感器直接裸露的放在盒子外面。

操作说明

测量紫外线的方式非常简单，只需打开设备并将其指向太阳几秒钟，使其与太阳光线的方向保持一致。然后在显示屏上观察：左侧的指数始终显示瞬时测量值（每个200毫秒一个），而右侧的读取是期间的最大读数：这正是你需要的值。
在显示器的左下部分，还报告了测量的UV指数程度（低度，中度，高度，非常高，极度的高）。

电池电压和读数

我选择CR2电池是因为它的尺寸和容量（800 mAh）。整个夏天，我都在使用UltraV，电池仍然可以读取2.8V。这个选择我非常满意。
操作时，电路消耗大约100 mA，但读数测量不会超过几秒钟。当电池额定电压为3v时，我增加了一个DC-DC升压转换器，使电压达到9v时，将其连接到Vin引脚。
为了在显示器上显示电池电压，我使用了模拟输入（A2）。 Arduino模拟输入可用于测量0到5V之间的直流电压，但这种技术需要校准。校准时，你需要一个万用表。
1、 首先使用最终选择的电池（CR2）为电路供电，而不是使用计算机的USB电源。
2、 在稳压器上（在Arduino 5V引脚上找到）测量Arduino上的5V电压。默认情况下，此电压用于Arduino ADC参考电压。现在将测量值放入草图中，如下所示（假设我读取的是5.023）：

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

在草图中，我将电压测量值作为10个样本的平均值。

原理图和接线

软件安装

对于显示器，我使用了U8g2lib，它非常灵活，功能强大，适用于这种OLED显示器，允许多种字体选择和良好的定位功能。
关于ML8511的电压读数，我使用3.3v Arduino参考引脚（精度在1％以内）作为ADC转换器的基础。因此，通过在3.3V引脚上进行模数转换（将其连接到A1），然后将此读数与传感器的读数进行比较，我们可以推断出真实的读数，无论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;

完整代码在文件库自行下载。
https://make.quwj.com/project/76

外壳设计

我使用CAD应用程设计了外壳，并尽可能地使用最小的尺寸，我将CR2电池安装在外壳的背面（电池盒粘在盒子上）。
请在文件库中下载STL文件。
https://make.quwj.com/project/76

组装图片

还需改进的地方

1、使用紫外光谱仪测量各种条件下的实时紫外线指数（紫外光谱仪非常昂贵）。
2、使用Arduino微控制器同时记录ML8511的输出。
3、写入算法，在标准的大气条件下实时将ML8511输出与实际UVI值联系起来。