3.3.3 Solar Ultraviolet Detector

3.3.3.1 Overzicht

De solar ultraviolet detector is een nauwkeurig instrument dat wordt gebruikt om de intensiteit van ultraviolette straling van de zon te meten. Het detecteert ultraviolette (UV) straling die voor het menselijk oog onzichtbaar is en kwantificeert de intensiteit ervan. Net als lichtintensiteitsdetectors zijn ze ook gebaseerd op het foto-elektrische effect, maar de kern ligt in de selectieve detectie van ultravioletstraling.

In dit project zal de OLED de gedetecteerde ultraviolette intensiteit in real-time weergeven. Wanneer deze een bepaalde waarde overschrijdt, zal de luidspreker op het bord alarm slaan en zal de 5×5 LED-matrix een patroon tonen als waarschuwing.

De solar ultraviolet detector wordt veel gebruikt in vrijwel alle situaties waarin kwantificering van “ultraviolet licht” vereist is, waaronder testen van UV-uithardingslampen en zonnebrandproducten, ultravioletfototherapie-apparatuur, bewaking van ultraviolet-sterilisatielampen in waterzuiveringssystemen en luchtreinigingssystemen, enz.

3.3.3.2 Componentkennis

Solar Ultraviolet Sensor

De ultraviolet-sensor wordt gebruikt om ultravioletstraling te detecteren en bestaat voornamelijk uit de G365S01M gebaseerd op halfgeleiderfotodiodes. Hij kan de UV-stralingsintensiteit in de omgeving omzetten in een analoog spanningssignaal dat kan worden uitgelezen door een microcontroller (zoals een micro:bit-bord). Het schema ziet er als volgt uit:

Foto-elektrische omzetting: Wanneer de ultraviolette fotodiode in de sensor wordt blootgesteld aan ultraviolet licht, genereert deze een uiterst zwakke stroom (evenredig met de UV-intensiteit).

Stroomversterking: Deze zwakke stroom wordt versterkt door de intern geïntegreerde operationele versterker.

Signaaluitgang: Het versterkte signaal wordt direct als een analoge spanning uitgegeven via een pin. De spanningswaarde ligt gewoonlijk tussen 0V en 1V (bij een voedingsspanning van 3.3V). Hoe sterker de UV-intensiteit, hoe hoger de spanning zal zijn.

Parameters:

• Betriebs- bzw. Operating voltage: DC 5V

• Peak response wavelength: 355nm (λmax)

• Peak responsivity (355nm) : 0.18A/W (Rmax)

• Spectral response range: 220~370nm

• UV/visible light responsivity ratio(Rmax/R400nm): > (VB)

Micro:bit 5×5 LED Matrix

De LED-matrix van het micro:bit-bord bevat 25 LEDs in een raster. We kunnen een bepaalde LED aansturen door zijn positiewaarde in de testcode op te nemen. Theoretisch kunnen we meerdere LEDs tegelijk inschakelen om patronen, cijfers en scrollende tekens te tonen.

3.3.3.3 Vereiste componenten

micro:bit V2 hoofdbord ×1	micro:bit uitbreidingsbord ×1	OLED display ×1
ultraviolet-sensor ×1	micro USB-kabel×1	4-aderige kabel ×1
3-aderige kabel ×1	batterijhouder ×1	AA-batterijen(zelf mee te brengen) ×6

3.3.3.4 Aansluitschema

⚠️ Let op de kleur van de draden bij het aansluiten.

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

ultraviolet sensor	draadkleur	micro:bit shield pin	micro:bit board pin
G	black	G	G
V	red	V2	V
S	yellow	1	P1

3.3.3.5 Codeflow

3.3.3.6 Testcode

⚠️ Let op: de drempelwaarde 5 in de if()-voorwaarde kan worden aangepast aan de werkelijke situatie.

Volledige code:

Korte uitleg:

① Initialiseer OLED-pixels, wis de OLED.

② OLED toont de zonne-ultraviolette intensiteit op één regel.

③ Beslissing: if()…else…

Wanneer de gedetecteerde ultraviolet-intensiteit van zonlicht groter dan of gelijk aan 5 is, toont de 5×5 LED-matrix en , en geeft de luidspreker alarm. Anders toont de matrix en geeft de luidspreker geen alarm.

④ Pauze 1000 ms (1 s).

3.3.3.7 Testresultaat

Na het aansluiten en inschakelen via de micro USB-kabel, verbind met externe voeding (6 AA-batterijen) om voldoende stroomvoorziening te garanderen.

For Windows 10 App, just click download. For browser, send the “.hex” file to the micro:bit board.

⚠️ Opmerking: Testomgeving voor de ultraviolet-sensor: middagzonlicht (10:00–14:00); vermijd schaduw; richt de sensor rechtstreeks naar de zon.

Na het uploaden van de testcode naar het micro:bit-bord, toont de OLED de gedetecteerde ultraviolette intensiteit in real-time.

Wanneer de gedetecteerde ultraviolet-intensiteit van zonlicht groter dan of gelijk aan 5 is, toont de 5×5 LED-matrix en , en geeft de luidspreker alarm. Anders toont de matrix en geeft de luidspreker geen alarm.

⚠️ Opmerking: De bouwstenen in het experiment zijn niet inbegrepen in deze kit.

(Tip: Als er geen resultaat wordt waargenomen, druk dan op de resetknop van het micro:bit-bord.)