O Czujnik UV, Światło ultrafioletowe (UV) może być bardzo przydatne. Możemy go używać do takich zastosowań jak sanityzacja, wykrywanie plam, systemy kontroli owadów z wyładowaniami elektrycznymi (bug zappers), bezpieczeństwo tożsamości i litografia optyczna (photolithography).
Pomimo tego, skumulowane dawki promieniowania UV nadal mogą być szkodliwe dla zdrowia ludzkiego. W związku z tym, naukowcy muszą stosować specjalistyczne czujniki UV w laboratoriach, aby zapewnić, że poziomy natężenia oświetlenia UV są bezpieczne. Ponadto, światło UV może powodować niepożądane reakcje chemiczne w lekach. Dlatego firmy farmaceutyczne często stosują je w fabrykach. Niemniej jednak, w poniższym przewodniku omówimy czujniki UV i sposoby ich wykorzystania.
Co to jest czujnik UV?
Ludzie potrzebują sposobu na wykrycie lub zmierzenie intensywności światła UV. Przede wszystkim dlatego, że nie jest ono widoczne dla ludzkiego oka, taki jest cel czujników UV (promieniowania). Wykrywają one poziom promieniowania UV w środowisku wewnętrznym i zewnętrznym. Formalna nazwa tego procesu pomiarowego to spektroskopia UV, spektrofotometria lub spektrometria. Niektóre typy czujników UV mogą być określane jako spektrofotometry UV.
Jak działają czujniki UV?
Czujniki promieniowania UV przekształcają promieniowanie UV w sygnały elektryczne. Następnie wyświetlają pomiar światła UV w danym obszarze poprzez kierowanie tych sygnałów elektrycznych do miernika elektrycznego. Naukowcy mogą je następnie obserwować i potencjalnie przechowywać.
W niektórych przypadkach, można połączyć czujniki UV z konwerterami analogowo-cyfrowymi (ADC). Pozwoli to na podłączenie ich do komputerów (i innych urządzeń, które mogą interpretować sygnały cyfrowe). Następnie, komputer może wykorzystać sygnały z czujnika UV i ADC do generowania zapisów i wykresów.
Rodzaje czujników UV
Do najczęściej spotykanych typów czujników UV należą:
Czujnik UV-Fototuby UV
Ludzie używają ich do wykrywania poziomów UV w instalacjach uzdatniania wody i powietrza. Używają one fototuby (komórki fotoelektrycznej/fotoemisyjnej) do wykrywania promieniowania UV z otoczenia. Fotorurka jest często pustą cylindryczną bańką. Może być jednak również wypełniona gazem. Wykorzystuje ona metalową katodę z materiałem tlenku ceru, tlenku potasu lub tlenku srebra. Materiał ten jest wrażliwy na emisję promieniowania świetlnego.
Ogniwa z warstwą barierową (ogniwa fotowoltaiczne)
Są jednym z najbardziej podstawowych detektorów UV. Detektory UV oparte na komórkach warstwy barierowej są popularne, ponieważ nie wymagają zasilania. Wykorzystują one padające światło UV do wytworzenia prądu elektrycznego. Nawiasem mówiąc, prąd ten jest wprost proporcjonalny do światła źródłowego. Składają się one z trzech warstw:
Metalowa podstawa: Metalowa płytka, która w większości składa się z żelaza. Pełni ona rolę pierwszej elektrody.
Metal Selen: W płytce z metalu bazowego zastosowano tę powłokę. Jest to materiał półprzewodnikowy.
Warstwa złota lub srebra: Działa jako druga elektroda. Jako taka, pełni funkcję kolektora.
Najczęściej używamy ich do wykrywania światła UV z promieniowania słonecznego. Dodatkowo, stosujemy również ogniwa fotowoltaiczne w panelach słonecznych.
Czujnik UV-Rurka fotopowielacza
Jest to jeden z najbardziej popularnych detektorów UV. W dużej mierze dzięki swojej niesamowitej czułości. Rury fotopowielacza zazwyczaj składają się z ewakuowanego szkła lub kwarcu. Rurka zawiera katodę fotoemisyjną (fotokatodę).
Na wewnętrznej powierzchni fotokatody znajduje się materiał światłoczuły. Ponadto rura fotopowielacza posiada 8-10 elektrod fotopowielających (w zależności od wielkości) Każda elektroda podwójna to płyta z różnicą napięcia dodatniego od 75 do 100 V
Na koniec rura fotopowielacza zawiera kolekcjoner o nazwie komory migającej Kiedy promieniowanie świetlne pada na powierzchnię katody fotopowielacza, uwalnia 2-5 elektronów Pierwsza elektroda podwójna przyciąga te elektrony i emituje własny zestaw elektronów dla każdego przyciąganego elektronu Za każdym razem, gdy przyciąga elektron z katody, uwalnia dwa lub pięć elektronów
Kategoria: Czujnik UV-Silikonowe diody fotodiodowe
Fotodiody krzemowe są najbardziej wrażliwymi detektorami ultrafioletowymi ale też najdroższy Dlatego nie jest tak popularny jak fotopowielacz Dioda fotodiodowa to rodzaj węzła PN Przekształca energię w elektryczność
Producenci tworzą krzemową diodę fotodiodową, stosując materiał typu P (zwykle bor) po jednej stronie płytki krzemowej i materiał typu N (zwykle fosfor) po drugiej stronie
Diody fotodiodowe działają w warunkach odchylenia odwrotnego W związku z tym strona P diody fotodiodowej jest połączona z biegunem ujemnym zasilania (zwykle baterią), natomiast strona N jest połączona z biegunem dodatnim
Kiedy światło pada na diodę fotodiodową, dioda fotodiodowa tworzy elektrony w warstwie wyczerpującej który sprawia, że prąd przepływa między elektrodami Fotodiody krzemowe są najlepsze do wykrywania intensywności promieniowania ultrafioletowego w promieniowaniu słonecznym
Zastosowania czujników ultrafioletowych
Czujniki ultrafioletowe nadają się do różnych zastosowań
Wykrywanie pożaru
Bezpieczeństwo (karta dostępu i karta kredytowa)
Kategoria: Produkcja przemysłowa
Badanie zdrowia strukturalnego
Badania i monitorowanie środowiska
-Lekarstwo
W szpitalu medycznym
Kategoria: Roboty
Stacja meteorologiczna
Szablony czujników ultrafioletowych dla mikrokontrolerów i pojedynczych urządzeń
Przygotowania do projektów jednostanowiskowych z czujnikami
Korzystając z mikrokontrolerów (lub SBC, np. Raspberry Pi) i czujników ultrafioletowych, można tworzyć korzyści wykrywające promieniowanie UV Czujniki UV często wykorzystują miniaturową fotodiodę do wykrywania i mierzenia światła otoczenia i światła bezpośredniego UV Zawierają wbudowane wzmacniacze, które można regulować Ponadto niektóre czujniki zawierają wbudowane translatory analogowo-modułowe
Jednak większość z nich wymaga podłączenia ich do systemu ADC przed podłączeniem ich do mikrokontrolera lub SBC Można jednak użyć tych czujników ultrafioletowych do budowy projektów, takich jak automatyczne wyzwalacze systemu cieniowania, rejestrowanie danych, systemy kontroli rolnictwa i ogrodnictwa, systemy kontroli pogody, systemy kontroli wody, zestawy inteligentnych domowych konwersji
Czujniki modułu UV zwykle składają się z maksymalnie jednego pinezki Oczywiście, to zależy od typu Na przykład, w wielu modelach brakuje większości firm Jednak przyczepy są skonfigurowane w następujący sposób
-Wino
3.3V (lub 3V3)
Na zewnątrz
Linia ziemi
Pół kwadratu
Wybierz czujnik ultrafioletowy — specyfikacja
Fałszywy system wykrywania czujników ultrafioletowych
Podczas wybierania i kupowania interfejsów czujnika promieniowania UV i mikrokontrolera należy wziąć pod uwagę kilka czynników Te specyfikacje obejmują liczbę osób
Waga ciężka
Wielkość (rozmiar przesuwny)
Zasilanie wentylacyjne
Temperatura robocza
Zakres długości fali (spektrum reakcji/ zakres widma)
-Dokładnie
Dopasowywanie powiększenia
Otwory montażowe (rozmiar i położenie przesuwne)
Czujnik UV-Jak podłączyć czujniki ultrafioletowe
spoina sworznie i przewody do urządzenia Arduino
Przed utworzeniem projektu opartego na czujnikach UV należy się dowiedzieć, jak go połączyć W tej sekcji omówiono, jak to zrobić
Czujnik UV-Wymagające przejścia
Kable do zworki x5
Arduino Uno (lub inny kompatybilny mikrokontroler)
Moduł czujnika UV (3.3Volt)
Deska do krojenia
Instrukcje:
Po zebraniu niezbędnego sprzętu, możesz podłączyć czujnik UV korzystając z poniższych kroków:
Krok 1: Podłącz moduł czujnika do breadboardu
Weź czujnik UV wraz z jego czterema męskimi pinami i podłącz je do kolumny "e" deski chlebowej. Upewnij się, że pin EN odpowiada pierwszemu rzędowi, podczas gdy pin 3.3 łączy się z czwartym rzędem.
Krok 2: Czujnik UV-Podłącz EN do pinu 3,3V (Podłącz czujnik do siebie)
Weź jeden koniec drutu zworkowego i podłącz go do pierwszego rzędu (gdzie łączy się pin EN). Możesz go podłączyć do kolumny 'c'. Weź ten sam przewód i podłącz go do czwartego rzędu, gdzie wcześniej podłączyłeś pin 3,3V. Może on znajdować się w tej samej kolumnie, do której podłączyłeś drugi koniec.
Krok 3: Podłącz pin OUT do wejścia A0 w Arduino
Następnie weź kolejny kabel zworkowy i podłącz go do drugiego rzędu breadboardu. Możesz wykorzystać pierwszą kolumnę. Upewnij się jednak, że łączy się on z tym samym rzędem, co pin OUT na czujniku UV. Weź drugi koniec przewodu zworki i podłącz go do wejścia A0 w Arduino.
Krok 4: Czujnik UV-Podłącz GND z czujnika UV do GND w Arduino.
Ponownie weź kolejną zworę i podłącz ją do trzeciego rzędu breadboardu równolegle do pinu GND. Następnie weź drugi koniec i podłącz go do wejścia GND na płytce Arduino. Zalecamy użycie czarnego drutu zworkowego do połączenia pinów masy (GND).
Krok 5: Podłącz piny zasilania
Podłącz drut zworkowy do kolumny w czwartym rzędzie breadboardu, gdzie łączy się pin 3.3. Weź drugi koniec drutu zworki i podłącz go do wejścia 3,3 V na Arduino Uno. Upewnij się, że nie podłączasz go do złącza 5V na Arduino. Ten błąd może spowodować trwałe uszkodzenie czujnika.
Krok 6: Czujnik UV-Podłącz piny analogowe
Powinien pozostać jeszcze jeden przewód zworki. Ponownie weź jeden koniec i podłącz go do pustej kolumny w 4 rzędzie. Drugi koniec podłącz do pinu A1 na Arduino. Dzięki temu będzie ono mogło konwertować analogowe wyjście z czujnika na cyfrowe.
Jeśli wykonałeś powyższe kroki poprawnie, powinieneś być w stanie podłączyć Arduino do komputera i połączyć go z czujnikiem UV. Możesz wykorzystać powyższą konfigurację jako podstawę dla swoich przyszłych projektów opartych na Arduino i czujniku UV.
Podsumowanie
Światło ultrafioletowe ma wiele zastosowań, szczególnie w świecie, w którym ludzie i przemysł wymagają alternatywnych sposobów sanityzacji. Na przykład, możemy je wykorzystać w lampie bakteriobójczej. Jednakże, UV może być również niebezpieczne. Dlatego też potrzebujemy narzędzi do jego pomiaru, abyśmy mogli go kontrolować. Istnieje wiele rodzajów komercyjnych urządzeń do detekcji UV. Każde z nich ma zestaw zalet i wad. Niemniej jednak, nie musisz kupować jednego z nich. Możesz nabyć czujnik UV i zbudować urządzenie do detekcji używając deski do krojenia i Arduino Uno. To tylko niektóre z tematów, które poruszyliśmy w tym przewodniku.