Gadające urządzenie do pomiaru indeksu UV z użyciem czujnika VEML6075 i Little Buddy Talker: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Nadchodzi lato! Świeci słońce! Co jest świetne.

Ale ponieważ promieniowanie ultrafioletowe (UV) staje się coraz bardziej intensywne, ludzie tacy jak ja mają piegi, małe brązowe wysepki pływające w morzu czerwonej, swędzącej, spalonej słońcem skóry.

Możliwość uzyskania w czasie rzeczywistym informacji o natężeniu światła UV docierającego do skóry podniosłaby świadomość i zmniejszyła ryzyko uszkodzenia skóry. Dlaczego więc nie zbudować prostego urządzenia do tego celu? Zdecydowałem się użyć czujnika UV VEML6075, który pozwala mierzyć zarówno UV-A, jak i UV-B, a tym samym daje bardziej precyzyjne wartości niż wiele innych dostępnych czujników (szczegóły w ostatnim kroku). A UV-B to część niebezpieczna. Ale jak przedstawić zmierzone wartości? Listwy LED i wyświetlacze OLED są ładne, ale niezbyt praktyczne w jasnym słońcu. Komunikacja werbalna to nasz codzienny sposób przekazywania informacji, ale do tej pory trudno go wykorzystać w projektach mikrokontrolerów. Nową opcją jest „Little Buddy Talker” (LBT), mały wyłamek, który zawiera chip z 254 słowami i może je „wypowiadać” przez złącze słuchawkowe. Każde słowo jest zdefiniowane przez adres, w zasadzie liczbę, i bardzo łatwo jest pozwolić LBT mówić zdaniami. W przypadku bardziej złożonych zadań można użyć biblioteki Arduino „Word100” do sterowania LBT.

Urządzenie opisane poniżej składa się z czujnika VEML6075, Arduino i Little Buddy Talker, jest bardzo łatwe w konfiguracji i może być zasilane przez zasilacz USB lub baterie, w zależności od użytego mikrokontrolera.

Jeśli wolisz zachować prywatność informacji o indeksie UV, użyj słuchawek. Mały głośnik na baterie może być dobrym rozwiązaniem dla szkół, przedszkoli lub innych miejsc publicznych. Chciałbym wspomnieć o trwającym projekcie Kickstarter dla Big Buddy Talker, który zawiera ponad 1000 słów.

I nie zapomnij o kremie przeciwsłonecznym

Krok 1: Wymagane materiały

Przebicie czujnika UV A&B VEML6075 - Dostałem swój z Aliexpress za około 10 USD

5V -> 3V level shifter - wymagany, ponieważ VEML6075 ma logikę 3V. Są dostępne za kilka $/€.

Little Buddy Talker - dostępny na www.engineeringshock.com za 25 CAD

Mikrokontroler zgodny z Arduino Uno - użyłem MonkMakesDuino, ale każda wersja powinna działać

Kable do krojenia chleba i zworki

Głośniki i/lub słuchawki – w zależności od aplikacji

Zasilacz USB Słoneczny dzień!

Krok 2: Montaż i użytkowanie

Przygotowanie i uruchomienie urządzenia jest dość proste:

• umieść Arduino, przełącznik poziomów, breakout VEML6075 i Little Buddy Talker na swojej płytce prototypowej.
• Użyj jednej z szyn zasilających na płytce chlebowej dla 3 V i jednej dla 5 V, połącz je z portami uziemienia, 3 V i 5 V Arduino.
• podłącz porty zasilania przesuwnika poziomu do odpowiednich szyn zasilających;
• podłącz dwa porty danych po stronie 5V przesuwnika poziomu do portów SDA (A4) i SDA (A5) Arduino
• podłącz odpowiednie porty danych po stronie 3 V z portami SCL i SDA czujnika;
• podłącz porty GND i VCC czujnika do masy i 3V
• podłącz LBT do Arduino i zasil: LBT 5V do 5V, LBT GD do masy, LBT DI do Arduino 11, LBT SC do Arduino 13, LBT CS do Arduino 10

Zainstaluj wymagane biblioteki oprogramowania w IDE. Użytą przeze mnie bibliotekę "VEML7065" można znaleźć w 14core (patrz następny krok). "Wire" jest wymagany do komunikacji I2C z czujnikiem, "SPI" do komunikacji z Little Buddy Talker przez SPI.

Uruchom dostarczony skrypt (patrz następny krok).

Wartości wskaźnika UV Raw, UV-A, UV-B i UV oraz inne informacje są wyświetlane na monitorze szeregowym.

Mierzony wskaźnik UV jest „mówiony” przez LBT. VEML6075 bardzo precyzyjnie oblicza wskaźnik UV, ale ponieważ w zestawie słów LBT brakuje „punktu”, wartości są podawane jako: „poziom” - wartość (jako liczba całkowita, „zero” do „dwunastu”) - „wysoki”/„niski” (jeśli reszta jest powyżej lub poniżej 0,5), co powinno wystarczyć w większości zastosowań.

Możesz zmienić skrypt, aby zmienić częstotliwość wykonywania pomiarów oraz co jest mierzone i wysyłane do monitora szeregowego. Przy odrobinie programowania możesz nawet zdefiniować poziomy progowe dla „ostrzeżenia” (LBT: 148/0x94), „alarmu” (LBT: 143/0x8f) lub „alarmu” (LBT: 142/0x8e).

Aby zmierzyć maksymalny poziom UV, musisz skierować czujnik bezpośrednio na słońce

Krok 3: Skrypt

Scenariusz w dużej mierze jest kompilacją prac innych, którym chciałbym podziękować.

Użyłem skryptu VEML6075 zaczerpniętego z 14core, https://www.14core.com/wiring-the-veml6075-ultraviolet-a-ultraviolet-b-light-sensor/, skąd również można pobrać wymaganą bibliotekę VEML6075.

Inną opcją byłby skrypt i biblioteka autorstwa schizobovine:

Mój skrypt w zasadzie dokonuje pomiaru, trochę interpretuje liczby i mówi Małemu Kumplowi Mówcy, które słowa wymówić. Ponieważ każde z 254 słów na LBT ma numer indeksu, np. 209 lub 0xd1 dla "poziomu", wystarczy wysłać te liczby. Odnośnie wartości indeksu UV (od 0 do 12) użyłem funkcji 'map', aby 'przetłumaczyć' wartości na słowa „zero” (54, 0x 36) aż do „dwunastu” (66, 0x42).

Jak wspomniano wcześniej, wartość wskaźnika UV wynosząca 4,3 jest podana jako „cztery niskie”, a 5,7 jako „pięć wysokie”.

Jeśli chcesz zoptymalizować skrypt, zajrzyj do załączonej listy słów zawartych w LBT.

Krok 4: Outlook

Przy odrobinie dodatkowego wysiłku powinna być w stanie zmieścić wszystkie elementy do maleńkiego pudełka, które pozwoli zmierzyć wskaźnik UV w dowolnym miejscu: na nartach, trekkingu, rowerze, na pikniku lub na plaży.

Inną opcją byłoby umieszczenie czujnika na kapeluszu lub czapce i umieszczenie pudełka z elektroniką w innym miejscu.

Lub zbudować skrypt, który oszacuje skumulowaną dawkę promieniowania UV, którą otrzymałeś i powie ci, kiedy powinieneś wyjść w cień.

Ale nigdy nie zapominaj: używaj kremów przeciwsłonecznych!!!

Krok 5: Linki i dodatkowe informacje

Poniżej linki do podobnych projektów i dalsze informacje na ten temat:

Zrób to sam miernik UV z Arduino i wyświetlaczem Nokia 5110 - https://www.instructables.com/id/DIY-UV-Meter-With… - to bardzo przyjemna instrukcja wykorzystująca więcej elementów codziennego użytku, a także dostarczająca wielu podstawowych informacji.

Lato nadchodzi! Zróbmy sobie przenośny detektor UV - https://www.instructables.com/id/Summer-Is-Coming-… - opisuje ładne rozwiązanie mobilne w pudełku ze wskaźnikiem LED. Opiera się na platformie Seed Grove wykorzystującej breakout z czujnikiem światła SI1145. Ten czujnik w rzeczywistości nie mierzy promieniowania UV, ale oblicza wskaźnik UV na podstawie natężenia światła widzialnego i podczerwonego.

Inny projekt wykorzystujący epidemię SI1145 znajduje się na stronie Adafruit - https://learn.adafruit.com/adafruit-si1145-breakou… - oferując typowe kompletne rozwiązanie Adafruit. Mają nawet „Florę” w wersji z czujnikiem, którą można przymocować do tkaniny.

Adafruit (i inni) również oferują wybicia dla czujnika VEML6070. Ten czujnik faktycznie mierzy UV, ale daje precyzyjne wartości pomiarowe, ale nie jest łatwy do zinterpretowania wskaźnik UV.

Wiele ogólnych informacji można znaleźć na stronie EPA Sunsafety, m.in. pod adresem:

Arkusz danych dla VEML6075 można znaleźć tutaj:

Polecam zajrzeć do poniższego arkusza aplikacji, który zawiera wiele podstawowych informacji i skąd wziąłem zdjęcia widm: