☀️ Проект: УФ-метр на GUVA-S12SD с выводом на LCD1602

Схема УФ-метра на GUVA-S12SD с выводом на LCD1602

GUVA-S12SD выдаёт аналоговое напряжение, пропорциональное интенсивности ультрафиолета, которое пересчитывается в привычный УФ-индекс.

Как это работает

GUVA-S12SD — фотодиодный датчик на основе широкозонного полупроводника (GaN), чувствительный именно к ультрафиолетовому излучению диапазона UVA/UVB и почти не реагирующий на видимый свет. Под действием УФ-фотонов в фотодиоде возникает ток, который схема датчика преобразует в выходное напряжение — чем интенсивнее ультрафиолет, тем выше напряжение на выходе.

УФ-индекс — это стандартизированная международная шкала (обычно 0-11+), которую метеослужбы используют для предупреждения об интенсивности ультрафиолета. Связь между напряжением с датчика и УФ-индексом нелинейная и зависит от конкретного экземпляра датчика, поэтому коэффициент пересчёта в коде — приблизительный, для точных значений нужна калибровка по эталонному прибору или данным даташита конкретной партии.

Датчик удобно располагать так, чтобы на него напрямую попадали солнечные лучи, без затенения оконным стеклом — обычное стекло заметно поглощает UVB-часть спектра, из-за чего показания в помещении будут занижены относительно реальной улицы.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, что указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

Подключите GUVA-S12SD: сигнальный выход → A0, VCC → 5V (некоторые модули рассчитаны на 3.3V — сверьтесь с маркировкой на плате), GND → GND.
Подключите LCD1602 с I2C-переходником: SDA → A4, SCL → A5, VCC → 5V, GND → GND.
Вынесите датчик под прямые солнечные лучи (не через оконное стекло) и убедитесь, что показания на экране заметно растут по сравнению с затенённым положением.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Основу
// и идею я накидал, но проверьте под свою схему.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

const int uvPin = A0;                // аналоговый выход GUVA-S12SD
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // адрес 0x27 — самый частый, у некоторых плат 0x3F

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
}

void loop() {
  int raw = analogRead(uvPin);            // 0-1023 с АЦП
  float voltage = raw * (5.0 / 1023.0);   // переводим в вольты
  float uvIndex = voltage / 0.1;          // примерно 0.1В на единицу УФ-индекса (приблизительно)

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("UV index: ");
  lcd.print(uvIndex, 1);
  lcd.print("  ");

  Serial.print("Напряжение: ");
  Serial.print(voltage, 2);
  Serial.print(" В, УФ-индекс: ");
  Serial.println(uvIndex, 1);

  delay(1000);
}

Коэффициент пересчёта в реальный УФ-индекс приблизительный и зависит от конкретного экземпляра датчика — для точных значений сверьтесь с даташитом GUVA-S12SD или откалибруйте по эталонному УФ-метру.

Частые проблемы

Показания в помещении почти нулевые — обычное оконное стекло сильно поглощает UVB-излучение, это нормально; для проверки вынесите датчик на улицу.
Значение скачет на солнце — облака, тень от предметов и угол падения лучей сильно влияют на УФ-индекс в реальном времени, это ожидаемое поведение, а не неисправность.
Дисплей не включается — проверьте адрес I2C-переходника сканером (0x27 или 0x3F) и подстроечный резистор контрастности на модуле.
Показания кажутся завышенными/заниженными относительно прогноза погоды — прогнозный УФ-индекс усреднён по времени и облачности за день, а датчик показывает мгновенное значение в конкретной точке.

Как улучшить проект

Добавить цветовую индикацию уровня опасности (например, светодиод: зелёный — низкий УФ, жёлтый — умеренный, красный — высокий).
Логировать максимальный УФ-индекс за день в EEPROM, чтобы отслеживать пик солнечной активности.
Добавить таймер "безопасного времени на солнце" с учётом типа кожи, который предупреждает звуком при превышении.