CN105387932B - 一种对太阳光中紫外线检测系统及方法 - Google Patents

一种对太阳光中紫外线检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种对太阳光中紫外线检测系统，包括蓝牙MCU控制单元、蓝牙天线阻抗匹配单元和紫外线检测单元。一种对太阳光中紫外线检测方法，其利用上述所述的一种对太阳光中紫外线检测系统检测太阳光中的紫外线。本发明所使用传感器是首款采用SOI技术制作的硅产品，能够精准地并且快速响应地检测出当前UVI，为用户提供准确的避免遭受太阳光中的紫外线照射而引起各种皮肤不适症状的防护建议。并且所采用蓝牙MCU为低功耗蓝牙集成电路芯片，能达到长时间的为用户检测户外紫外线指数的效果。

Description

一种对太阳光中紫外线检测系统及方法
技术领域
本发明涉及检测领域，尤其涉及紫外线的检测。
背景技术
为了让人们更直观的了解当前环境紫外线的情况，并及时的给予防护紫外线的措施。让用户更加智能的给予紫外线防护。
发明内容
为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种对太阳光中紫外线检测系统，包括蓝牙MCU控制单元、蓝牙天线阻抗匹配单元和紫外线检测单元；当紫外线照射在紫外线检测单元时，紫外线检测单元内由顶层硅构成的UV光电二极管受到一定的紫外线辐射强度照射后则产生与之相对应的电流，所产生的电流再经过紫外线检测单元内部的OP放大器得出与之相对应的输出电压值提供给蓝牙MCU控制单元采样，蓝牙MCU控制单元负责ADC的采样检测，数据信号的接发、逻辑的控制；蓝牙天线阻抗匹配单元，该单元主要是负责与蓝牙MCU控制单元进行匹配，并且与板载天线部分匹配，使得本系统与终端进行远距离及可靠的数据传输。
作为本发明的进一步改进，所述紫外线检测单元是采用SOI技术制作的硅产品，所谓SOI技术即是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。
作为本发明的进一步改进，通过紫外线检测单元根据SOI技术传感紫外线强度，转化为模拟电压输出，再根据输出电压与ADC电压和UVI的关系换算，以数值的形式在终端上显示出来。
作为本发明的进一步改进，所述蓝牙MCU控制单元的第5脚和第8脚连接紫外线检测单元，检测积分所得值。
作为本发明的进一步改进，所述紫外线检测单元包括一芯片U2，所述芯片U2的OUT脚连接所述蓝牙MCU控制单元的第5脚，所述芯片U2的EN脚连接所述蓝牙MCU控制单元的第8脚，所述芯片U2的TR脚连接第十七电容C17后接地，所述芯片U2的GND脚接地，所述芯片U2的VDD脚连接电源VCC，所述芯片U2的GND脚和所述芯片U2的VDD脚之间连接第十五电容C15。
作为本发明的进一步改进，所述蓝牙MCU控制单元的第7脚上拉连接电阻R3及LED灯，控制LED灯的状态。
作为本发明的进一步改进，所述蓝牙MCU控制单元的第31、32脚连接蓝牙天线阻抗匹配单元。
作为本发明的进一步改进，所述蓝牙天线阻抗匹配单元电路如下：其包括第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第十四电容C14、第十六电容C16、天线；所述天线、第十六电容C16、第十四电容C14、第五电容C5、第一线圈L1、第二线圈L2、第三电容C3依次串联后接地，所述第一线圈L1与第五电容C5之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第32脚，所述第一线圈L1与第二线圈L2之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第31脚，所述第二线圈L2与第三电容C3之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第30脚，所述第五电容C5和第十四电容C14之间连接所述第四电容C4后接地，所述第十四电容C14和第十六电容C16之间并联第六电容C6和第三线圈L3后接地，所述第十六电容C16和天线之间连接第四线圈L4后接地。
作为本发明的进一步改进，所述蓝牙MCU控制单元为包含48个脚的芯片，第1脚连接电源VCC，并且第1脚通过第十二电容C12接地；第9脚连接开关；第12脚连接电源VCC，并且第12脚通过第十一电容C11接地；第13脚接地；第24脚通过第一电阻R1接地，第23脚接D点，第24脚接C点，G点接地，其中的D、C、G是MUC烧录点；第29脚通过第十电容C10接地，第33脚和第34脚接地，第35脚和第36脚与电源VCC连接，第35脚和第36脚通过第九电容C9接地；第37脚通过第一电容C1接地，第38脚通过第二电容C2接地，第37脚和第38脚之间连接晶体振荡器Y1，第39脚通过第八电容C8接地。
一种对太阳光中紫外线检测方法，其利用上述任意一项所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，通过以下步骤检测太阳光中的紫外线：步骤一：在终端处安装所提供的应用程序，步骤二：按下检测系统的启动键按键，蓝牙MCU控制单元发送广播，此时在终端设备处选择启动终端蓝牙，然后在APP界面选择相应广播的蓝牙信号，待匹配连接后，将紫外线检测系统放置于太阳光下，传感器面朝太阳光照射；步骤三：蓝牙检测系统检测到的紫外线强度值经过蓝牙MCU算法计算后发送至终端APP处，直观体现。
本发明的有益效果是：本发明所使用传感器是首款采用SOI技术制作的硅产品，能够精准地并且快速响应地检测出当前UVI，为用户提供准确的避免遭受太阳光中的紫外线照射而引起各种皮肤不适症状的防护建议。并且所采用蓝牙MCU为低功耗蓝牙集成电路芯片，能达到长时间的为用户检测户外紫外线指数的效果。
附图说明
图1是本发明一种对太阳光中紫外线检测系统的框架图；
图2是本发明电路结构示意图；
图3是本发明蓝牙MCU控制单元；
图4是本发明蓝牙天线阻抗匹配单元；
图5是本发明紫外线检测单元结构示意图。
UV(UltraViolet简写，紫外线)
OP(运算)
ADC(数模转换)
UVI(紫外线指数等级)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，图1为本发明一种对太阳光中紫外线检测系统的框架图，本发明包含：蓝牙MCU控制单元、蓝牙天线阻抗匹配单元、紫外线检测单元。
所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，是用于通过蓝牙技术连接终端设备(如手机、平板)并将检测所得紫外线强度数据发送至终端。主要检测太阳光中波长范围为：280nm—400nm的紫外线(即UV-A及UV-B)。在终端处先安装所提供的应用程序(即MiLiSkinMate APP)，当按下本发明的按键时，蓝牙MCU则会发送广播，此时在终端设备处选择启动终端蓝牙，且再在APP界面选择相应广播的SSID，待匹配连接后，则检测到的紫外线强度值经过蓝牙MCU算法计算后发送至终端APP处即可直观体现。
通过传感器根据SOI技术传感紫外线强度，转化为模拟电压输出，再根据输出电压与ADC电压和UVI的关系换算(UVI＝12.5*△Vout,△Vout＝0.12V@1mw/㎡)，以数值的形式在手机APP上显示出来。
如图2至图3所示，图2是本发明电路结构示意图；图3是本发明蓝牙MCU控制单元；
蓝牙MCU控制单元主要功能是负责ADC的采样检测，数据信号的接发、逻辑的控制。其5脚和8脚连接紫外线检测单元，检测积分所得值。其7脚上拉连接电阻R3及LED，从而控制LED灯的状态。其31、32脚连接蓝牙天线阻抗匹配单元。
如图4所示，图4是本发明蓝牙天线阻抗匹配单元，该单元主要是负责与蓝牙MCU进行匹配，并且与板载天线部分匹配。使得本发明与终端(即手机、平板)可以进行远距离及可靠的数据传输。
如图5所示，图5是紫外线检测单元，本单元是采用品牌紫外线传感器，该传感器是首款采用SOI技术制作的硅产品。所谓SOI技术即是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。SOI技术具有了体硅所无法比拟的优点：可以实现集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势。这些优势使得本发明能够精准地并且快速响应地检测出当前UVI，为用户提供准确的避免遭受太阳光中的紫外线照射而引起各种皮肤不适症状的防护建议。当紫外线照射在传感器时，传感器内由顶层硅构成的UV光电二极管受到一定的紫外线辐射强度照射后则产生与之相对应的小电流，所产生的小电流再经过传感器内部的OP放大器得出与之相对应的输出电压值提供给到MCU采样。
一种对太阳光中紫外线检测系统，包括蓝牙MCU控制单元、蓝牙天线阻抗匹配单元和紫外线检测单元；当紫外线照射在紫外线检测单元时，紫外线检测单元内由顶层硅构成的UV光电二极管受到一定的紫外线辐射强度照射后则产生与之相对应的电流，所产生的电流再经过紫外线检测单元内部的OP放大器得出与之相对应的输出电压值提供给蓝牙MCU控制单元采样，蓝牙MCU控制单元负责ADC的采样检测，数据信号的接发、逻辑的控制；蓝牙天线阻抗匹配单元，该单元主要是负责与蓝牙MCU控制单元进行匹配，并且与板载天线部分匹配，使得本系统与终端进行远距离及可靠的数据传输。
所述紫外线检测单元是采用SOI技术制作的硅产品，所谓SOI技术即是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。
通过紫外线检测单元根据SOI技术传感紫外线强度，转化为模拟电压输出，再根据输出电压与ADC电压和UVI的关系换算，以数值的形式在终端上显示出来。
所述蓝牙MCU控制单元的第5脚和第8脚连接紫外线检测单元，检测积分所得值。
所述紫外线检测单元包括一芯片U2，所述芯片U2的OUT脚连接所述蓝牙MCU控制单元的第5脚，所述芯片U2的EN脚连接所述蓝牙MCU控制单元的第8脚，所述芯片U2的TR脚连接第十七电容C17后接地，所述芯片U2的GND脚接地，所述芯片U2的VDD脚连接电源VCC，所述芯片U2的GND脚和所述芯片U2的VDD脚之间连接第十五电容C15。
所述蓝牙MCU控制单元的第7脚上拉连接电阻R3及LED灯，控制LED灯的状态。
所述蓝牙MCU控制单元的第31、32脚连接蓝牙天线阻抗匹配单元。
所述蓝牙天线阻抗匹配单元电路如下：其包括第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第十四电容C14、第十六电容C16、天线；所述天线、第十六电容C16、第十四电容C14、第五电容C5、第一线圈L1、第二线圈L2、第三电容C3依次串联后接地，所述第一线圈L1与第五电容C5之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第32脚，所述第一线圈L1与第二线圈L2之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第31脚，所述第二线圈L2与第三电容C3之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第30脚，所述第五电容C5和第十四电容C14之间连接所述第四电容C4后接地，所述第十四电容C14和第十六电容C16之间并联第六电容C6和第三线圈L3后接地，所述第十六电容C16和天线之间连接第四线圈L4后接地。
所述蓝牙MCU控制单元为包含48个脚的芯片，第1脚连接电源VCC，并且第1脚通过第十二电容C12接地；第9脚连接开关；第12脚连接电源VCC，并且第12脚通过第十一电容C11接地；第13脚接地；第24脚通过第一电阻R1接地，第23脚接D点，第24脚接C点，G点接地，其中的D、C、G是MCU烧录点；第29脚通过第十电容C10接地，第33脚和第34脚接地，第35脚和第36脚与电源VCC连接，第35脚和第36脚通过第九电容C9接地；第37脚通过第一电容C1接地，第38脚通过第二电容C2接地，第37脚和第38脚之间连接晶体振荡器Y1，第39脚通过第八电容C8接地。
一种对太阳光中紫外线检测方法，其利用上述所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，通过以下步骤检测太阳光中的紫外线：步骤一：在终端处安装所提供的应用程序，步骤二：按下检测系统的启动键按键，蓝牙MCU控制单元发送广播，此时在终端设备处选择启动终端蓝牙，然后在APP界面选择相应广播的蓝牙信号，待匹配连接后，将紫外线检测系统放置于太阳光下，传感器面朝太阳光照射；步骤三：蓝牙检测系统检测到的紫外线强度值经过蓝牙MCU算法计算后发送至终端APP处，直观体现。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种对太阳光中紫外线检测系统，其特征在于：包括蓝牙MCU控制单元、蓝牙天线阻抗匹配单元和紫外线检测单元；当紫外线照射在紫外线检测单元时，紫外线检测单元内由顶层硅构成的UV光电二极管受到一定的紫外线辐射强度照射后则产生与之相对应的电流，所产生的电流再经过紫外线检测单元内部的OP放大器得出与之相对应的输出电压值提供给蓝牙MCU控制单元采样，蓝牙MCU控制单元负责ADC的采样检测，数据信号的接发、逻辑的控制；蓝牙天线阻抗匹配单元，该单元主要是负责与蓝牙MCU控制单元进行匹配，并且与板载天线部分匹配，使得本系统与终端进行远距离及可靠的数据传输；
所述蓝牙MCU控制单元的第31、32脚连接蓝牙天线阻抗匹配单元；所述蓝牙天线阻抗匹配单元电路如下：其包括第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第十四电容C14、第十六电容C16、天线；所述天线、第十六电容C16、第十四电容C14、第五电容C5、第一线圈L1、第二线圈L2、第三电容C3依次串联后接地，所述第一线圈L1与第五电容C5之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第32脚，所述第一线圈L1与第二线圈L2之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第31脚，所述第二线圈L2与第三电容C3之间的引线连接至所述蓝牙MCU控制单元的第30脚，所述第五电容C5和第十四电容C14之间连接所述第四电容C4后接地，所述第十四电容C14和第十六电容C16之间并联第六电容C6和第三线圈L3后接地，所述第十六电容C16和天线之间连接第四线圈L4后接地。
2.根据权利要求1所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，其特征在于：所述紫外线检测单元是采用SOI技术制作的硅产品，所谓SOI技术即是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。
3.根据权利要求1所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，其特征在于：通过紫外线检测单元根据SOI技术传感紫外线强度，转化为模拟电压输出，再根据输出电压与ADC电压和UVI的关系换算，以数值的形式在终端上显示出来。
4.根据权利要求1所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，其特征在于：所述蓝牙MCU控制单元的第5脚和第8脚连接紫外线检测单元，检测积分所得值。
5.根据权利要求4所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，其特征在于：所述紫外线检测单元包括一芯片U2，所述芯片U2的OUT脚连接所述蓝牙MCU控制单元的第5脚，所述芯片U2的EN脚连接所述蓝牙MCU控制单元的第8脚，所述芯片U2的TR脚连接第十七电容C17后接地，所述芯片U2的GND脚接地，所述芯片U2的VDD脚连接电源VCC，所述芯片U2的GND脚和所述芯片U2的VDD脚之间连接第十五电容C15。
6.根据权利要求1所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，其特征在于：所述蓝牙MCU控制单元的第7脚上拉连接电阻R3及LED灯，控制LED灯的状态。
7.根据权利要求1所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，其特征在于：所述蓝牙MCU控制单元为包含48个脚的芯片，第1脚连接电源VCC，并且第1脚通过第十二电容C12接地；第9脚连接开关；第12脚连接电源VCC，并且第12脚通过第十一电容C11接地；第13脚接地；第24脚通过第一电阻R1接地，第23脚接D点，第24脚接C点，G点接地，其中的D、C、G是MCU烧录点；第29脚通过第十电容C10接地，第33脚和第34脚接地，第35脚和第36脚与电源VCC连接，第35脚和第36脚通过第九电容C9接地；第37脚通过第一电容C1接地，第38脚通过第二电容C2接地，第37脚和第38脚之间连接晶体振荡器Y1，第39脚通过第八电容C8接地。
8.一种对太阳光中紫外线检测方法，其特征在于：其利用权利要求1至7任意一项所述的一种对太阳光中紫外线检测系统，通过以下步骤检测太阳光中的紫外线：步骤一：在终端处安装所提供的应用程序，步骤二：按下检测系统的启动键按键，蓝牙MCU控制单元发送广播，此时在终端设备处选择启动终端蓝牙，然后在APP界面选择相应广播的蓝牙信号，待匹配连接后，将紫外线检测系统放置于太阳光下，传感器面朝太阳光照射；步骤三：蓝牙检测系统检测到的紫外线强度值经过蓝牙MCU算法计算后发送至终端APP处，直观体现。
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