ตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต

แนะนำตัวตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต ZX-UV

<อ้างอิงจากวารสาร The Prototype Electronics ฉบับที่ 40>

     ตัวตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ตหรือ UV Sensor ที่นำมาแนะนำในมินิโปรเจ็กต์นี้เป็นผลงานที่น่าสนใจจาก DF Robot (www.dfrobot.com) เป็นตัวตรวจจับที่สามารถตรวจจับปริมาณรังสี UV หรืออัลตร้าไวโอเลต (Ultraviolet) ความไวสูง ที่ใช้ชิป GUVA-S12SD ติดตั้งบนแผงวงจรและมีจุดต่อพร้อมใช้งาน ดังแสดงในรูปที่ 1 โดยตัวตรวจจับนี้สามารถตรวจจับรังสี UV ที่มีความยาวคลื่นในช่วง 200 ถึง 370 นาโนเมตร โดยให้ผลลัพธ์ออกมาเป็นสัญญาณอะนาลอกที่นำไปคำนวณหาค่าดัชนีของรังสี UV หรือ UV Index ได้ทันที มีจุดเชื่อมต่อสำหรับ บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ในอนุกรม .NET Gadgeteer และจุดเชื่อมต่อแบบ IDC 3 ขา จึงเชื่อมต่อกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ทุกตระกูลรวมถึงบอร์ด Unicon ด้วย

 
รูปที่ 1 แผงวงจรตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต ZX-UV พร้อมสายสัญญาณ JST3AC-8 สำหรับเชื่อมต่อบอร์ด Unicon

คุณสมบัติเบื้องต้น

     • ใช้ไฟเลี้ยง +3.3V ถึง +5V
     • ให้แรงดันเอาต์พุตในช่วง 0 ถึง 1V สัมพันธ์กับค่าดัชนีรังสี UV
     • ใช้กระแสไฟฟ้า 0.06mA (สูงสุด 0.1mA)
     • ตรวจจับรังสี UV ที่มีความยาวคลื่นในช่วง 200 ถึง 370 นาโนเมตร
     • ความไวในการตรวจจับน้อยกว่า 0.5 วินาที
     • ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ -20 ถึง 85 องศาเซลเซียส
     • จุดต่อสำหรับ .Net Gadgeteer และจุดต่อแบบ IDC 3 ขา   
     • มีขนาดเพียง 27 x 22 มิลลิเมตร
     ในตารางที่ 1 แสดงค่าที่วัดได้จากตัวตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต ZX-UV นำมาเทียบกับดัชนีรังสี UV หรือ UV index โดยค่าของแรงดันไฟตรงที่ได้จากตัวตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต (Vout) จากในตารางที่ 1 มีหน่วยเป็น
มิลลิโวลต์ (mV) ยิ่งตรวจจับพบรังสี UV มีความเข้มมากเท่าใด แรงดันที่ได้จะสูงขึ้น และค่าดัชนีรังสีก็จะมีค่าสูงเช่นกัน

ตารางที่ 1 แสดงค่าที่วัดได้จากตัวตรวจจับรังสี UV (ZX-UV) เทียบกับค่าดัชนีรังสี UV

 

การต่อวงจรเพื่อใช้งานกับบอร์ด Unicon

     ใช้สาย JST3AC-8 ในการเชื่อมต่อระหว่างบอร์ด Unicon กับตัวตรวจจับ ZX-UV ดังรูปที่ 2 โดยปลายสายด้านหัวต่อ IDC ตัวเมียของสาย JST3AC-8 ต่อกับคอนเน็กเตอร์ IDC ของแผงวงจรตรวจจับ ZX-UV ที่ขาไฟเลี้ยง (+V), กราวด์ (GND) และ OUT ส่วนปลายสายที่เป็นหัวต่อ JST ให้นำไปเสียบจุดต่อพอร์ต A0 ของบอร์ด Unicon

รูปที่ 2 วงจรเชื่อมต่อเพื่อใช้งานตัวตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต ZX-UV กับบอร์ด Unicon

 

เขียนโค้ด

     โปรแกรมสำหรับติดต่อเพื่ออ่านค่าจากตัวตรวจจับรังสี UV ของบอร์ด Unicon แสดงในโปรแกรมที่ 1 เป็นการอ่านค่าอินพุตอะนาลอกแบบพื้นฐาน จากนั้นนำค่าที่ได้มาทำการเปรียบเทียบกับฐานข้อมูลของค่าดัชนีรังสี UV ที่ได้มาจากตารางที่ 1 แล้วนำค่าทั้งข้อมูลดิบและค่าดัชนีรังสี UV ที่เทียบได้ไปแสดงผลที่จอแสดงผล GLCD-XT 

โปรแกรมที่ 1 ไฟล์ Unicon_UVsensor.ino สำหรับอ่านค่าจากแผงวงจรตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต ZX-UV ของบอร์ด Unicon

 

ทดสอบการทำงาน

     หลังจากอัปโหลดโปรแกรมไปยังบอร์ด Unicon แล้ว นำแผงวงจรตรวจจับ ZX-UV ไปวัดในพื้นที่ที่มีแสงแดดส่องถึง แล้วดูค่าที่แสดงบนจอแสดงผล GLCD-XT ดังรูปที่ 24 โดยในบรรทัดแรกเป็นข้อมูลดิบที่ได้จากตัวตรวจจับรังสี UV ผ่านการแปลงสัญญาณด้วยโมดูลแปลงสัญญาณอะนาลอกเป็นดิจิตอลของบอร์ด Unicon ส่วนในบรรทัดที่สองเป็นค่าดัชนีรังสียูวีที่วัดได้ เพื่อแสดงว่า แสงที่ส่องมายังตัวตรวจจับมีค่าดัชนีรังสี UV อยู่ในระดับใด หากดัชนีมีค่าสูงแสดงว่า มีปริมาณของรังสี UV มาก
     ดัชนีรังสี UV 1 ถึง 2 แสดงว่า ยังมีความเข้มของรังสีต่ำ ควรสวมแว่นกันแดด และสวมเสื้อผ้าแบบป้องกันรังสี UV
     ดัชนีรังสี UV 3 ถึง 5 แสดงว่า มีความเข้มของรังสีปานกลาง นอกจากแว่นกันแดดและเสื้อผ้าป้องกันรังสี UV แล้ว ควรสวมหมวกเพิ่มด้วย
     ดัชนีรังสี UV 6 ถึง 7 แสดงว่า มีความเข้มของรังสีสูง ในระดับนี้ควรถือหรือใช้ร่มป้องกันร่วมกับแว่นกันแดด, เสื้อผ้าป้องกันรังสี UV และการสวมหมวก
     ดัชนีรังสี UV 8 ถึง 10 แสดงว่า มีความเข้มของรังสีสูงมาก ต้องป้องกันเหมือนกับดัชนีรังสี UV ในระดับ 6 และ 7
     ดัชนีรังสี UV 11 ขึ้นไป แสดงว่า ความเข้มของรังสีสูงจัด ควรอยู่ในร่ม และป้องกันในแบบเดียวกับเมื่อค่าดัชนีรังสี UV เป็น 8 ถึง 10 มักพบในช่วงเวลา 10 นาฬิกาถึง 16 นาฬิกา (สี่โมงเย็น)

รูปที่ 3 ผลการทำงานของแผงวงจรตรวจจับรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต ZX-UV ที่แสดงทั้งข้อมูลดิบที่ได้จากตัวตรวจจับและค่าดัชนีรังสี UV ผ่านทางบอร์ด Unicon