3.3.3 Detector solar de radiación ultravioleta

3.3.3.1 Visión general

El detector solar de radiación ultravioleta es un instrumento de precisión utilizado para medir la intensidad de la radiación ultravioleta procedente del sol. Detecta la radiación ultravioleta (UV) que es invisible para el ojo humano y cuantifica su intensidad. Similar a los detectores de intensidad de luz, también se basan en el efecto fotoeléctrico, pero su núcleo radica en la detección selectiva de los rayos ultravioletas.

En este proyecto, el OLED mostrará en tiempo real la intensidad ultravioleta detectada. Cuando supere cierto valor, el altavoz de la placa emitirá una alarma y la matriz LED 5×5 mostrará un patrón para servir como advertencia.

El detector solar de radiación ultravioleta se utiliza ampliamente en casi todas las ocasiones que requieren la cuantificación de la “luz ultravioleta”, incluyendo pruebas de lámparas de curado UV y productos de protección solar, equipos de fototerapia ultravioleta, monitorización de lámparas de esterilización ultravioleta en sistemas de purificación de agua y sistemas de purificación de aire, etc.

3.3.3.2 Conocimientos sobre componentes

Sensor ultravioleta solar

El sensor ultravioleta se utiliza para detectar los rayos ultravioleta y está compuesto principalmente por G365S01M basado en fotodiodos semiconductores. Puede convertir la intensidad de la radiación UV en el entorno en una señal de voltaje analógico que puede ser leída por un microcontrolador (como una placa micro:bit). Su diagrama esquemático es el siguiente:

Conversión fotoeléctrica: cuando el fotodiodo ultravioleta dentro del sensor se expone a luz ultravioleta, genera una corriente extremadamente débil (proporcional a la intensidad UV).

Amplificación de corriente: esta corriente débil es amplificada por el amplificador operacional integrado internamente.

Salida de señal: la señal amplificada sale directamente como un voltaje analógico por un pin. El valor de voltaje suele estar entre 0V y 1V (con alimentación de 3.3V). Cuanto mayor sea la intensidad UV, mayor será el voltaje.

Parámetros:

• Voltaje de funcionamiento: DC 5V

• Longitud de onda de máxima respuesta: 355nm (λmax)

• Responsividad máxima (355nm): 0.18A/W (Rmax)

• Rango de respuesta espectral: 220~370nm

• Relación de responsividad UV/luz visible (Rmax/R400nm): > (VB)

Matriz LED 5×5 de micro:bit

La matriz LED de la placa micro:bit contiene 25 LEDs en una cuadrícula. Podemos controlar un LED determinado integrando su valor de posición en el código de prueba. Teóricamente, podemos encender muchos LEDs al mismo tiempo para mostrar patrones, dígitos y caracteres en desplazamiento.

3.3.3.3 Componentes requeridos

micro:bit V2 main board ×1	micro:bit shield ×1	OLED display ×1
sensor ultravioleta ×1	cable micro USB×1	cable de 4 pines ×1
cable de 3 pines ×1	porta baterías ×1	pila AA(autopreparada) ×6

3.3.3.4 Diagrama de conexión

⚠️ Al cablear, por favor preste atención al color de los cables.

OLED display	color del cable	pin del micro:bit shield	pin de la placa micro:bit
GND	black	G	G
VCC	red	V2	V
SDA	blue	20	P20
SCL	green	19	P19

sensor ultravioleta	color del cable	pin del micro:bit shield	pin de la placa micro:bit
G	black	G	G
V	red	V2	V
S	yellow	1	P1

3.3.3.5 Flujo del código

3.3.3.6 Código de prueba

⚠️ Tenga en cuenta que el umbral 5 en la condición if() puede modificarse según la situación real.

Código completo:

Breve explicación:

① Inicializar los píxeles del OLED, borrar el OLED.

② El OLED muestra la intensidad ultravioleta solar en una línea.

③ Sentencia de decisión: if()…else…

Cuando la intensidad ultravioleta detectada de la luz solar es mayor o igual a 5, la matriz LED 5×5 muestra y , y el altavoz emite una alarma. De lo contrario, la matriz muestra y el altavoz no suena.

④ Retardo de 1000ms (1s).

3.3.3.7 Resultado de la prueba

Después de cablear y alimentar mediante el cable micro USB, conecte la alimentación externa (6 pilas AA) para asegurar un suministro de energía suficiente.

Para la App de Windows 10, simplemente haga clic en Download. Para el navegador, envíe el archivo “.hex” a la placa micro:bit.

⚠️ Nota: Entorno de prueba para el sensor ultravioleta: luz solar del mediodía (10:00-14:00); evitar sombras; orientar directamente el sensor hacia el sol.

Después de subir el código de prueba a la placa micro:bit, el OLED muestra en tiempo real la intensidad ultravioleta detectada.

Cuando la intensidad ultravioleta detectada de la luz solar es mayor o igual a 5, la matriz LED 5×5 muestra y , y el altavoz emite una alarma. De lo contrario, la matriz muestra y el altavoz no suena.

⚠️ Nota: Los bloques de construcción en el experimento no están incluidos en este kit.

(Consejo: Si no se observa ningún resultado, por favor presione el botón de reinicio de la placa micro:bit.)