ДАТЧИК УЛЬТРАФИОЛЕТА

РАДИОСХЕМЫ



СХЕМЫ И СТАТЬИ


РАДИОБЛОГИ
Криптовалюта радиотехников TEHNO выходит на ICO

GND, Земля, Масса, Заземление и Шасси в электротехнике

Неоновые стаканы и другая посуда с LED подсветкой

Электронный дверной замок на Ардуино

Беспроводной коммутатор с питанием от свободной энергии

Автоматическое отключение после сбоя питания

Транзисторный самодельный усилитель мощности НЧ

Аналоговый стрелочный Омметр



ДАТЧИК УЛЬТРАФИОЛЕТА


В датчике ультрафиолета использован фотоэлемент, который реагирует на УФ-свет. Напряжение на выходе датчика пропорционально интенсивности излучения. После калибровки прибор может работать как индикатор УФ-индекса, что будет полезно например для проверки ультрафиолетовых ламп или светодиодов, эффективность которых со временем снижается. Свет, видимый людьми, представляет собой лишь узкий сегмент всего спектра электромагнитного излучения. Человеческий глаз реагирует на излучение в диапазоне длин волн приблизительно от 780 нм до 380 нм. Невидимое излучение с длиной волны короче 380 нм и называется ультрафиолетовым, или просто ультрафиолетом.

Диапазоны УФ-излучения

На рисунке показано условное разделение светового спектра в зависимости от длины волны. Из-за воздействия на живые организмы ультрафиолет делится на три поддиапазона.

  1. Излучение UVA наименее вредно. Оно может глубоко проникать в кожу и в больших дозах повреждает волокон коллагена, ускоряя старение.
  2. UVB в низких дозах вызывает выработку в коже витамина D3, который полезен для организма. В более крупных вызывает ожоги и поражения.
  3. Энергия UVC излучения настолько велика, что может даже разрушать цепочки ДНК и повреждать живые клетки.

Но у ультрафиолетового света есть много полезных применений. Например люминесцентные лампы используют явление флуоресценции, то есть свечение веществ, называемых люминофором. Эти вещества поглощают УФ-излучение, генерируемое лампой, а затем выделяют часть энергии в виде видимого света. Явление флуоресценции многих веществ, в том числе органических, используется в судебной медицине для выявления следов, невидимых при обычном освещении. Банкноты и документы также защищены незаметными ультрафиолетовыми отпечатками. Во время отвердения некоторых лаков используется воздействие сильного УФ-излучения. Бактерицидные свойства UVC используются для стерилизации инструментов и поверхностей. Из-за более короткой длины волны, чем видимый свет, ультрафиолетовый свет используется в фотолитографии при производстве интегральных микросхем. Так что сфер применения немало.

Конструкция датчика ультрафиолета

На фото показан сенсорный модуль, в котором фотодиод GUVA-S12SD работает как детектор ультрафиолетового излучения. Далее характеристики этого элемента. Фотодиод GUVA-S12SD реагирует на излучение в диапазоне от 370 нм до 240 нм, то есть он чувствителен к ультрафиолетовому излучению в диапазоне UVA, UVB и частично UVC. Отсутствие чувствительности к видимому свету устраняет необходимость в дополнительных светофильтрах.

Модуль УФ-датчика

Небольшой ток создаваемый фотодиодом, преобразуется операционным усилителем SGM8521 в пропорциональный уровень напряжения. Дополнительное усиление обеспечивает второй ОУ LM358. Инверсия фазы, вызванная второй микросхемой, вызывает увеличение выходного напряжения пропорционально интенсивности излучения, падающего на фотодетектор.

График чувствительности фотодиода GUVA-S12SD

Напряжение питания модуля составляет от 3 В до 5,5 В с током в несколько миллиампер. Напряжение на аналоговом выходе модуля пропорционально интенсивности падающего на фотодиод ультрафиолетового излучения.

Измерение УФ-индекса

Солнце - естественный источник ультрафиолетового излучения. Атмосфера Земли, включая озоновый слой, отфильтровывает опасное УФ-излучение и большую часть UVB лучей. Но даже та часть, которая достигает поверхности Земли, особенно летом и в безоблачные дни, может быть опасна для здоровья. Для получения информации об уровнях радиации и рекомендуемых мерах предосторожности был составлен УФ-индекс. Как и в случае с прогнозом погоды, он дается на конкретный день и место. Индекс выражается в виде числового значения из диапазона 1 ... 11, где:

  • 1 ... 2 - низкий уровень солнечной радиации,
  • 3 ... 5 - средний уровень излучения, рекомендуются очки и защита открытых частей тела,
  • 6 ... 7 - высокий уровень, дополнительно рекомендуется использовать защитные кремы,
  • 8 ... 10 - очень высокий уровень, рекомендуется находиться в тени,
  • 11 - крайне высокий уровень УФ-излучения, время нахождения вне помещений следует ограничить.

Измеряя уровень выходного напряжения модуля датчика, можно самостоятельно определить фактическое значение УФ-индекса.

GUVA-S12SD - это фотодиод Шоттки на основе материала из нитрида галлия, оптимизированный для работы в фотоэлектрическом режиме.

Следующим основным компонентом является микросхема операционного усилителя SGM8521 с обратной связью по входному и выходному напряжению, от SGMICRO. Этот операционный усилитель имеет широкий диапазон входного синфазного напряжения и размах выходного, а также снижает минимальное рабочее напряжение питания до 2,1 В и максимальное рекомендуемое напряжение питания 5,5 В. Кроме того, SGM8521 обеспечивает полосу пропускания 150 кГц при низком потреблении тока в 5 мкА.

Распиновка GUVA-S12SD SGM8521

Вот принципиальная схема модуля УФ-датчика. На схеме PD1 - это GUVA-S12SD, а U1 - это SGM8521.

Принципиальная схема модуля УФ-датчика

На фотографии далее показаны готовый модуль УФ-датчика и дисплей. Оба элемента подключены к плате NUCLEO-F091.

Выход модуля подключен к порту PA0, который работает как вход АЦП. После преобразования результата в значение напряжения уровень считывания отображается на OLED-дисплее, управляемом I2C1. На УФ-модуль подается напряжение 3,3 В, снимаемое с разъема NUCLEO. Для тестирования фотодиод модуля освещался маломощным УФ светодиодом.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ДАТЧИК УЛЬТРАФИОЛЕТА



ВОЗМОЖНОСТИ БЕСПРОВОДНОГО ПИТАНИЯ

Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.


MINILED И MICROLED ДИСПЛЕИ

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.


РАДИОУПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАКТОР ИЗ ОБЫЧНОГО

Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.


В КАКОМ НАПРАВЛЕНИИ ТЕЧЕТ ТОК

В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.



   Радиосхемы » Измерители



© 2010-2022 "Радиосхемы". All Rights Reserved  Почта  PDA