3.3.3 Rilevatore solare di raggi ultravioletti

3.3.3.1 Panoramica

Il rilevatore solare di raggi ultravioletti è uno strumento di precisione usato per misurare l’intensità della radiazione ultravioletta proveniente dal sole. Rileva i raggi ultravioletti (UV) invisibili all’occhio umano e ne quantifica l’intensità. Simili ai rivelatori di intensità luminosa, si basano sull’effetto fotoelettrico, ma il loro nucleo risiede nella rilevazione selettiva dei raggi ultravioletti.

In questo progetto, l’OLED mostrerà in tempo reale l’intensità ultravioletta rilevata. Quando supera un certo valore, l’altoparlante sulla scheda emetterà un allarme e la matrice LED 5×5 visualizzerà un pattern come avviso.

Il rilevatore solare di raggi ultravioletti è ampiamente utilizzato in quasi tutte le occasioni che richiedono la quantificazione della “luce ultravioletta”, inclusi test di lampade per polimerizzazione UV e prodotti solari, apparecchiature per la fototerapia UV, monitoraggio di lampade di sterilizzazione UV in sistemi di purificazione dell’acqua e dell’aria, ecc.

3.3.3.2 Conoscenze sui componenti

Sensore solare di raggi ultravioletti

Il sensore ultravioletti è usato per rilevare i raggi ultravioletti ed è composto principalmente da G365S01M basato su fotodiodi semiconduttori. Può convertire l’intensità della radiazione UV nell’ambiente in un segnale di tensione analogica leggibile da un microcontrollore (come la scheda micro:bit). Il suo schema è il seguente:

Conversione fotoelettrica: Quando il fotodiodo ultravioletti all’interno del sensore è esposto alla luce UV, genera una corrente estremamente debole (proporzionale all’intensità UV).

Amplificazione della corrente: Questa corrente debole viene amplificata dall’amplificatore operazionale integrato internamente.

Uscita del segnale: Il segnale amplificato esce direttamente come tensione analogica da un pin. Il valore di tensione è solitamente tra 0V e 1V (con alimentazione 3.3V). Più intensa è l’intensità UV, più alta sarà la tensione.

Parametri:

• Tensione di esercizio: DC 5V

• Lunghezza d’onda di risposta di picco: 355nm (λmax)

• Sensibilità di picco (355nm) : 0.18A/W (Rmax)

• Gamma di risposta spettrale: 220~370nm

• Rapporto di sensibilità UV/luce visibile (Rmax/R400nm): > (VB)

Matrice LED 5×5 del micro:bit

La matrice LED della scheda micro:bit contiene 25 LED disposti in una griglia. Possiamo controllare un determinato LED integrando il suo valore di posizione nel codice di prova. In teoria, possiamo accendere molti LED contemporaneamente per mostrare pattern, cifre e caratteri scorrevoli.

3.3.3.3 Componenti richiesti

micro:bit V2 main board ×1	micro:bit shield ×1	OLED display ×1
sensore ultravioletti ×1	micro USB cable×1	4 pin wire ×1
3 pin wire ×1	battery holder ×1	Batterie AA (fornite dall’utente) ×6

3.3.3.4 Diagramma dei collegamenti

⚠️ Quando effettuate i collegamenti, fate attenzione al colore dei fili.

OLED display	colore filo	pin shield micro:bit	pin scheda micro:bit
GND	black	G	G
VCC	red	V2	V
SDA	blue	20	P20
SCL	green	19	P19

sensore ultravioletti	colore filo	pin shield micro:bit	pin scheda micro:bit
G	black	G	G
V	red	V2	V
S	yellow	1	P1

3.3.3.5 Flusso del codice

3.3.3.6 Codice di test

⚠️ Nota che la soglia 5 nella condizione if() può essere modificata in base alla situazione reale.

Codice completo:

Spiegazione breve:

① Inizializza i pixel dell’OLED, cancella l’OLED.

② L’OLED mostra l’intensità ultravioletta solare su una riga.

③ Istruzione condizionale: if()…else…

Quando l’intensità ultravioletta del sole rilevata è maggiore o uguale a 5, la matrice LED 5×5 mostra e , e l’altoparlante avvisa. Altrimenti, la matrice mostra e l’altoparlante non emette suono.

④ Ritardo 1000 ms (1 s).

3.3.3.7 Risultato del test

Dopo aver collegato e alimentato tramite cavo micro USB, collegare l’alimentazione esterna (6 batterie AA) per garantire un’alimentazione sufficiente.

Per l’App Windows 10, fare clic su Download. Per il browser, inviare il file “.hex” alla scheda micro:bit.

⚠️ Nota: Ambiente di prova per il sensore ultravioletti: luce solare di mezzogiorno (10:00-14:00); evitare ombreggiature; rivolgere direttamente il sensore verso il sole.

Dopo aver caricato il codice di test sulla scheda micro:bit, l’OLED mostrerà in tempo reale l’intensità ultravioletta rilevata.

Quando l’intensità ultravioletta del sole rilevata è maggiore o uguale a 5, la matrice LED 5×5 mostra e , e l’altoparlante avvisa. Altrimenti, la matrice mostra e l’altoparlante non emette suono.

⚠️ Nota: I mattoncini/building blocks nell’esperimento non sono inclusi in questo kit.

(Suggerimento: Se non si osservano risultati, premere il pulsante di reset della scheda micro:bit.)