### 3.3.3 太陽紫外線検出器

#### 3.3.3.1 概要

![Img](./media/top1.png)

太陽紫外線検出器は、太陽からの紫外線放射の強度を測定するための精密機器です。人間の目には見えない紫外線（UV）を検出し、その強度を定量化します。光強度検出器と同様に光電効果に基づいていますが、コアとなるのは紫外線を選択的に検出する点にあります。

このプロジェクトでは、OLED に検出した紫外線強度をリアルタイムで表示します。ある値を超えると、基板上のスピーカーが警報を鳴らし、5×5 LED マトリクスがパターンを表示して警告を行います。

太陽紫外線検出器は、UV 硬化ランプや日焼け止め製品のテスト、紫外線光線療法機器、水処理・空気浄化システムの紫外線殺菌ランプの監視など、「紫外線」を定量化する必要があるほぼすべての場面で広く使用されています。

![Img](./media/bottom1.png)

#### 3.3.3.2 部品の説明

![Img](./media/2top.png)

**太陽紫外線センサー**

![Img](./media/UV-sensor.png)

この紫外線センサーは紫外線を検出するためのもので、主に半導体フォトダイオードに基づく G365S01M で構成されています。周囲の UV 放射強度をマイコン（例えば micro:bit ボード）が読み取れるアナログ電圧信号に変換できます。概略図は次の通りです。

![Img](./media/UV.png)

光電変換: センサー内部の紫外線フォトダイオードが紫外線にさらされると、非常に微弱な電流（UV 強度に比例）を発生します。

電流増幅: この微弱な電流は内部に組み込まれたオペアンプによって増幅されます。

信号出力: 増幅された信号はピンからアナログ電圧として直接出力されます。電圧値は通常 0V から 1V の範囲（3.3V 電源時）で、UV 強度が強いほど電圧が高くなります。

**パラメータ:**

- 動作電圧: DC 5V
- 最大応答波長: 355nm (λmax)
- 最大感度（355nm）: 0.18A/W (Rmax)
- スペクトル応答範囲: 220~370nm
- UV/可視光応答度比 (Rmax/R400nm): > ![Img](./media/103.png)(VB)

**micro:bit の 5×5 LED マトリクス**

![Img](./media/j101.png)

micro:bit ボードの LED マトリクスは格子状に 25 個の LED を含みます。テストコード内で位置番号を指定することで特定の LED を制御できます。理論上、複数の LED を同時に点灯させてパターン、数字、スクロール文字などを表示できます。

![Img](./media/2bottom.png)

#### 3.3.3.3 必要部品

| ![Img](./media/microbitV2.png)| ![Img](./media/ExpansionBoard.png)  |![Img](./media/OLED.png) |
| :--: | :--: | :--: |
|   micro:bit V2 メインボード ×1   |        micro:bit シールド ×1         |OLED ディスプレイ ×1 |
|![Img](./media/UV-sensor1.png)|![Img](./media/usb.png) |![Img](./media/4pin.png)|
| 紫外線センサー ×1 |micro USB ケーブル ×1|4ピンケーブル ×1 |
|![Img](./media/3pin.png)|![Img](./media/batterycase.png)|![Img](./media/AAbattery.png)|
|3ピンケーブル ×1 |電池ホルダー ×1|単三電池（**自分でご用意ください**） ×6|

#### 3.3.3.4 配線図

⚠️ **配線する際は、配線の色にご注意ください。**

| OLED display | wire color | micro:bit shield pin | micro:bit board pin |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| GND | 黒 | G | G |
| VCC | 赤 | V2 | V |
| SDA | 青 | 20 | P20 |
| SCL | 緑 | 19 | P19 |

| 紫外線センサー | wire color | micro:bit shield pin | micro:bit board pin |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| G | 黒 | G | G |
| V | 赤 | V2 | V |
| S | 黄 | 1 | P1 |

![Img](./media/couj3.png)

#### 3.3.3.5 コードの流れ

![Img](./media/flow-chart-3.png)

#### 3.3.3.6 テストコード

⚠️ **if() 条件のしきい値 5 は実際の状況に応じて変更できます。**

**完全なコード:**

![Img](./media/couj03.png)

![Img](./media/line1.png)

**簡単な説明:**

① OLED のピクセルを初期化し、OLED をクリアする。 

![Img](./media/cou06.png)

② OLED に太陽の紫外線強度を1行で表示する。

![Img](./media/cou11.png)

③ 判定文: if()...else...

検出した太陽の紫外線強度が 5 以上の場合、5×5 LED マトリクスは ![Img](./media/ab1.png) と ![Img](./media/ab2.png) を表示し、スピーカーが警報を鳴らします。そうでなければ、マトリクスは ![Img](./media/ab3.png) を表示し、スピーカーは鳴りません。

![Img](./media/cou12.png)

④ 1000ms（1秒）待機する。

![Img](./media/cou05.png)

#### 3.3.3.7 テスト結果

![Img](./media/4top.png)

配線を行い micro USB ケーブルで電源を入れた後、外部電源（単三電池6本）に接続して十分な電源供給を確保してください。

Windows 10 用アプリでは、ダウンロードをクリックするだけです。ブラウザの場合は「.hex」ファイルを micro:bit ボードに送ってください。

⚠️ **注意:** 紫外線センサーのテスト環境: 正午前後（10:00〜14:00）の日光；日陰を避ける；センサーを直接太陽に向けてください。

テストコードを micro:bit ボードにアップロードすると、OLED に検出した紫外線強度がリアルタイムで表示されます。

検出した太陽の紫外線強度が 5 以上の場合、5×5 LED マトリクスは ![Img](./media/ab1.png) と ![Img](./media/ab2.png) を表示し、スピーカーが警報を鳴らします。そうでなければ、マトリクスは ![Img](./media/ab3.png) を表示し、スピーカーは鳴りません。

![Img](./media/dongtu-3.gif)

⚠️ **注意: 実験で使用しているブロックはこのキットには含まれていません。**

<span style="color: rgb(0, 209, 0);">(**ヒント:** 結果が表示されない場合は、micro:bit ボードのリセットボタンを押してください。)</span>

![Img](./media/4bottom.png)