Измеритель интенсивности ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовым называют элект­ромагнитное излучение с длиной волны от 400 до 10 нм (частота — 7,5-10¹⁴…3-10¹⁶ Гц) [1]. Весь спектр ультрафиолетового излучения по стан­дарту ISO-DIS-21348 [2] делят на четы­ре диапазона: ближний — 400…300 нм, средний — 300…200 нм, дальний — 200…122 нм и экстремальный — 121…10 нм. Излучение среднего диа­пазона практически на 90 %, а дальнего и экстремального диапазонов на все 100% поглощает земная атмосфера. Следовательно, воздействует на орга­низм человека в основном излучение ближнего диапазона. При большой ин­тенсивности это воздействие стано­вится неблагоприятным и даже опас­ным. Поэтому её измерение весьма актуально. Согласно санитарным нор­мам [3], интенсивность ультрафиоле­тового излучения не должна превы­шать 5 мВт/см².

Схема прибора для измерения интен­сивности ультрафиолетового излучения изображена на рис. 1. В нём исполь­зован датчик ультрафиолета ML8511 [4] с максимальной чувствительностью в ближнем диапазоне. Выходное напря­жение датчика прямо пропорциональ­но интенсивности излучения. В отсутст­вие излучения оно равно 1 В, а при его интенсивности 15мВт/см² достигает 2,75 В.

Рис. 1

Цифровой вольтметр PV1 измеряет напряжение на выходе датчика. Его предварительно масштабируют с помо­щью делителя напряжения R2R3. Ноль шкалы вольтметра и его чувствитель­ность устанавливают соответственно подстроенными резисторами R7 и R5. Расчёт цепей масштабирования и кор­рекции показаний детально изложен в инструкции по применению микросхе­мы цифрового вольтметра [5]. При их правильной регулировке нулевой ин­тенсивности излучения на табло вольт­метра должно соответствовать значение 0,00, а максимальной интенсивно­сти 15 мВт/см² — 15,00.

Измеритель питают от одного галь­ванического элемента G1 типоразмера АА. Ток потребления — не более 20 мА. Напряжение элемента повышает до 5 В преобразователь на микросхеме DA1. Питание датчика В1 напряжением 3,3 В обеспечивает стабилитрон VD2 .

Настройка измерителя не представ­ляет сложности. Соберите технологи­ческий делитель образцовых напряже­ний + 1 и +2,75 В по схеме, изображён­ной на рис. 2. Снимите перемычку S1, подайте на вход делителя R2R3 образ­цовое напряжение +1 В. Подстроечным резистором R7 установите показания вольтметра равными 0,00. Затем по­дайте образцовое напряжение 2,75 В и подстроечным резистором R5 устано­вите на табло 15,00.

Рис. 2

Поскольку микросхема датчика ML8511 очень миниатюрна и малопригодна для пайки в любительских усло­виях, в приборе применён готовый модуль с этой микросхемой, установ­ленной на печатной плате размерами 16x16x3 мм (рис. 3). Он незначительно дороже самой микросхемы, а работать с ним гораздо удобнее. Детали модуля на рис. 1 заключены в штрихпунктирную рамку.

Рис. 3

Микросхема цифрового вольтметра DMS-30PC-1-RL-C имеет номинальный интервал измеряемого напряжения -1,999…+1,999 В, о чём свидетельствует индекс 1 в её обозначении, красный цвет отображаемых на табло цифр (индекс R) и потребляемый ток не более 17 мА (индекс L). Резисторы R2 и R3 должны быть с допуском не хуже ±0,5 или ±1 %. Подстроенные резисторы R5 и R7 лучше применить многооборот­ные. Печатная плата измерителя пока­зана на рис. 4.

Рис. 4

В заключение хочу отметить, что описанный прибор можно с успехом ис­пользовать для проверки степени по­глощения ультрафиолетового излуче­ния солнцезащитными очками. Сначала измерьте интенсивность излучения при открытом датчике, а потом закройте его линзой от очков. Разность показаний и покажет эффективность обеспечивае­мой очками защиты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рябцев А. Н. Ультрафиолетовое излу­чение. //Физическая энциклопедия. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, т. 5, с. 221.
2. International Standard ISO Space environment (natural and artificial). Process for determining solar irradiances. — URL: http://www.spacewx.com/Docs/ISO_21348-2007.pdf (18.09.15).
3. Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 23 февраля 1988 г. № 4557-88). — URL: http://www.normload.ru/SNiP/Data1/47/47650/index.htm (18.09.15).
4. ML8511-00FC. Reference Board Manual for UV Sensor (QFN). — URL: http://media.digikey.com/pdfData%20Sheets/Rohm%2OPDFsML8511-OOFCRefBrdManual-01.pdf (18.09.15).
5. DMS Application Note 12. Signals with Zero Offsets. — URL: http://www.datelmeters.com/data/meters/dms-an12.pdf (18.09.15).

Автор: А. КОРНЕВ, г. Одесса, Украина