(8)UVインデックス計(UV index meter)

概要

• UVインデックスとは紫外線強度の指標です。
• ２つの付録基板を活用します。
• トランジスタ技術2014年２月号の付録基板(実験基板)
• トランジスタ技術2014年３月号の付録基板(トラ技mbed)
• 実験基板は表示機として使用します。LPC810は外しておきます。

仕様(spec.)

• UVインデックス 0-15
• 分解能=0.1
• 誤差により、-0.1を表示することがありますが異常ではありません。
• 厳密な測定ではありません。あくまで目安です。
• 仕様は予告なく変更されることがあります。

UVインデックス

• 11+ 極端に強い
• 8-10 非常に強い
• 6-7 強い
• 3-5 中程度
• 1-2 弱い
• http://www.data.jma.go.jp/gmd/env/uvhp/3-50uvindex_manual.html

動作原理(method)

• 紫外線センサー ML8511 で紫外線強度を測定します。
• 1Vから2Vの出力を、大雑把にUVインデックスの0から10に当てはめます。
• 気象庁で毎日のUVインデックスのデータを公表しているので、校正すると良いでしょう。
• http://www.data.jma.go.jp/gmd/env/uvhp/info_uv.html
• オペアンプのオフセット電圧が小さいほうがよいです。
• オペアンプは3.3Vで動作する単電源オペアンプです。
• 使用しないオペアンプ回路はボルテージ・フォロアにして誤動作しないように処理します。

部品表(Parts list)

• U1=ML8511
• U2=NJM2732D

mbedソフトウェア

• mbed_UVをコンパイルします。
• mbed_UV_LPC11U35_501.binを書き込みます。
• １秒間隔でUVインデックスを表示します。

トラ技mbedのプログラム書き込み方法

1. ISPボタンを押しながらRESETをON/OFFします。
2. PCにUSBストレージとして認識されます。
3. firmware.binを削除します。
4. バイナリファイルをコピーします。
5. RESETを押します。

紫外線の種類と性質

• UVA 315-400nm 皮膚に弱い影響がある。地表に届く。
• UVB 280-315nm 皮膚に強い影響がある。地表に少し届く。
• UVC 100-280nm 皮膚に危険な影響があるが、地表には届かない。

UVインデックスの規定

• 気象庁ではUVB紅斑紫外線量を0.5nm間隔で測定。
• UVA紅斑紫外線量を324nmの値*0.0722で推定。
• UVCは地上に届かないので無視。

補足

• UVインデックスはUVBに大きく依存するにも関わらず、UVAを含んだUVA+UVBに比例する出力電圧を基に計算してよいのでしょうか？
• UVAの感度が高いにも関わらず、影響度は低いので悪影響はないのでしょうか。
• 本来であれば、邪魔なUVAをフィルタしてUVインデックスを決めるべきではという素朴な疑問を持つでしょう。
• 紫外線センサー ML8511 はUVAとUVBに感度があります。
• 結論から言ってしまえば、多少の誤差を許すなら、UVインデックスは出力電圧に比例すると仮定してよい。
• 地表に届くUVAとUVBの量は比例すると仮定します。
• つまり、UVAが半分ならUVBも半分と仮定します。
• 波長別紫外線強度の分布グラフの形のまま上下します。
• UVAが増えたらUVBが減るということは考えにくいため、UVAが増えたらUVBも増え、UVAが減ったらUVBも減ります。
• すると、UVA+UVBの値も半分になります。
• UVA+UVBに比例した出力電圧を得られるので、結局、UVインデックスは出力電圧に比例するとしてよい。
• 表計算上で本来のUVインデックスを求めるシミュレーションをし、同様の結果を確認しています。
• 気象庁がUVA紅斑紫外線量をUVBの値に比例して推定していることからも、理論的に矛盾していません。
• そこで大雑把にML8511の出力電圧からUVインデックスを推定しています。

接続

• U1,U2の3.3Vにmbed側の3.3Vに接続します。
• U1,U2のA0出力をmbedのアナログ入力AD0に接続します。
• U1,U2のGndをmbedのGndに接続します。

著作権と免責事項

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