簡易紫外線計

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====== 簡易紫外線計 ======

===== 概要 =====
太陽の光には、目に見える光(可視光線)のほかに、目に見えない赤外線や紫外線が含まれています。
紫外線は、地表に届く光の中で、最も波長の短いものです。
紫外線は、波長によって、A、B、C の3つにわけられます
  * UV-C:大気層(オゾンなど)で吸収され、地表には到達しない。
  * UV-B:ほとんどは大気層(オゾンなど)で吸収されるが、一部は地表へ到達し、皮膚や眼に有害である。
日焼けを起こしたり、皮膚がんの原因となる。
  * UV-A:UV-Bほど有害ではないが、長時間浴びた場合の健康影響が懸念されている。
今回は、紫外線センサーを使用して、紫外線を測定し、その強度を表示させて見ました。

===== 動作原理 =====
使用した紫外線センサーは、浜松フォトニクス社製の拡散型フォトダイオード「G7189」です。
次のような特長を持ったセンサーです。
<特長>
  * 感度波長範囲:300~580nm(ピーク波長470nm)
  * 短絡電流:65nA(@1000lx)
  * 暗電流:50pA
  * 受光面サイズ:0.8x0.8mm
  * 有効受光面積:0.58mm^2
  * 受光感度:0.25A/W
  * パッケージ:プラスチック3ピン

このセンサーの出力をオペアンプで、IV(電流電圧)変換し、紫外線強度(mW/cm2)をLCDに表示します。
有効受光面積と受光感度より、1mW/cm2の時の電圧を求めます。
  * 1.45μA=(0.58×10^-5)×(250×10^-3)
  * 145mV=1.45μA×100kΩ

<概観>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211314.png}}

<分光感度特性>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211337.png?500}}

===== 回路図 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211353.png}}

===== ソースコード =====
<code c uvMeter.c>
//********************************************************************** 
/*
	＜紫外線計＞
　■紫外線センサー
　　浜松ホトニクス社製
　　GaAsPフォトダイオード＜G7189＞
　　有効受光面積：０．５８ｍｍ２
　　受光感度：０．２５Ａ／Ｗ
　　１．４５μＡ＝（０．５８×１０＾－５）×（２５０×１０＾－３）
　　オペアンプでＩ／Ｖ変換（１００ｋΩ）した時の１ｍＷ／ｃｍ２の電圧 
　　１４５ｍＶ＝１．４５μＡ×１００ｋΩ
*/
//********************************************************************** 


unsigned	int	measurement(unsigned short channel)
{
	unsigned	int		ad, cnt;
	//
	ad = 0;
	for (cnt = 0; cnt < 50; cnt++) {
		ad += Adc_Read(channel);
	}
	return (ad);
}

//********************************************************************** 

void main()
{
	static	unsigned	char	buf[12], cnt;
	static	unsigned	int		ad;
	static	double				tmp;
	//
	OSCCON = 0b01110000;		// クロックは8Mhz 
	CMCON  = 0b00000111;		// コンパレータは使用しない。
	// Ａ／Ｄ変換を使用する。 
	ANSEL  = 0b00010100;
	ADCON1.VCFG1 = 1;
	ADCON1.VCFG0 = 0;
	// ポートを初期化する。 
	TRISA  = 0b10111100;
	TRISB  = 0b00001111;
	// ＬＣＤを初期化する。 
	Lcd_Custom_Config(&PORTB,7,6,5,4,&PORTA,6,0,1);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//
	while (1) {
		ad = measurement(2);
		tmp = ((double)ad * 2.44140625) / 50.0;
		//
		WordToStr((tmp * 1000.0) / 145.0, buf);
		Lcd_Custom_Out(1, 1, buf);
		Lcd_Custom_Out(1, 6, "uW/cm2");
		//
		for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
			if (cnt < ((unsigned int)tmp / 156))
				Lcd_Custom_Chr(2, cnt + 1, 0xFF);
			else
				Lcd_Custom_Chr(2, cnt + 1, ' ');
		}
		//
		Delay_ms(500);
	}
}

//**********************************************************************
</code>

===== 動作確認 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211505.png?500}}

左側:G7189とオペアンプ(LMC662)です。
右側:A/D変換用の基準電圧(2.5V)を発生させる部分です。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211516.png}}{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211522.png}}

PIC16F88とLCD(液晶表示器)部分です。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211532.png?500}}

うす曇のときの紫外線強度です。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211544.png?500}}

晴れてきたときの紫外線強度です。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-211556.png?500}}

如何ですか?
これから夏場にかけて重宝するのではないでしょうか。
紫外線のUV-Bを測定するのであれば、G5842のほうが適していると思います。

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