Seeeduino Nano und Grove

1 - Der Grove UV Sensor

1.1 - Basisinformationen über die UV-Strahlung

Menschen haben keine Sensoren für die ultraviolette (UV) Strahlung der Sonne (natürliche Strahlung) oder künstlicher Lichtquellen wie Laser, Solarien oder Lichtbogenlampen. Diese Strahlung umfasst den Wellenlängenbereich von ca. 100 nm bis 400 nm. Es ist der energiereichste Teil der optischen Strahlung und kann für den Menschen, wenn er sich ihr ungeschützt aussetzt, sehr schädlich sein.

Das UV-Spektrum wird unterteilt in die Anteile

• UV-A Strahlung (Wellenlänge 400 nm – 315 nm)
  sie erreicht nahezu ungefiltert die Erdoberfläche und auch durch das Fensterglas kann sie auf den Menschen einwirken.
• UV-B Strahlung (Wellenlänge 315 nm – 280 nm)
  die Ozonschicht filtert bis zu 90 % der Strahlung heraus. Diese Strahlung ist für die Bräunung der Haut verantwortlich. Fensterglas filtert diesen Anteil der Strahlung vollständig heraus.
• UV-C Strahlung (Wellenlänge 280 nm – 100 nm)
  wird zu 100% von der Erdatmosphäre herausgefiltert. Sie erreicht nicht die Erdoberfläche.

Die Stärke der UV-Strahlung ist abhängig von …

1. … dem Breitengrad des Ortes, in dem man sich befindet.
2. … der Höhe des Ortes über dem Meeresspiegel. Je höher der Ort gelegen, umso höher ist auch die UV-Belastung.
3. … der Jahreszeit. Im Winter reflektiert der Schnee bis zu 80 % der UV-Strahlung; heller Strandsand reflektiert bis zu 25 %.
4. … der Tageszeit. Schatten reduziert die UV-Belastung. Von 11 – 15 Uhr ist die UV-Strahlung am höchsten.

1.2 - Wirkung der UV-Strahlung

UV-Strahlung wirkt sofort und langfristig auf Augen (Netzhautschädigung) und Haut (Sonnenbrand, Hautalterung, Hautkrebs). Es ist deshalb wichtig, sich vor der UV-Strahlung schon sehr früh zu schützen.

Sonnenbrille, Eincremen der Haut mit einer Sonnencreme mit hohem Lichtschutzfaktor (LSF) und Kleidung, die Haut bedeckt, gehören heute eigentlich zum Standard, wenn man sich der direkten Sonnenbestrahlung aussetzt oder aussetzen muss.

Künstliche UV-Strahlung, wie sie zum Beispiel in Solarien verwendet wird, unterscheidet sich in ihrer Wirkung nicht von der natürlichen UV-Strahlung.

1.3 - Kenndaten des UV-Sensors

• Fotodiode (Schottky)
• Maximaler Durchlassstrom: 1 mA
• Spektraler Erfassungsbereich: 240 nm – 370 nm
• Reaktionskurve: nahezu linear im gesamten Wellenlängen-Erfassungsbereich
• Empfindlichkeitsbereich: 0,076 mm²

Der spektrale Erfassungsbereich des Sensors umfasst nahezu das komplette Spektrum der UV-A und UV-B Strahlung.

In der nachfolgenden Übung werden die Messdaten des Grove UV-Sensors unter verschiedenen Bedingungen erfasst und anschließend bewertet. Was wurde gemessen und welche Information lässt sich daraus ableiten?

Übung – Daten mit dem Grove UV Sensor erfassen (MO)

Didaktisch methodische Einordnung

In dieser Übung lernst du …

• … eine Schaltung nach Vorgabe zusammenzustecken.
• … einen UV-Sensor, seine Wirkungsweise und Beschaltung kennen.
• … etwas über UV-Strahlung; wie man sie misst und auswertet.
• … wie man sich vor der UV-Strahlung schützen kann.
• ...  etwas über den UV-Index.
• … Versuchsergebnisse zu bewerten und Fehlerquellen zu benennen.

Schaue dir das Modul erst einmal in Ruhe an. Informiere dich über Fotodioden. Wie arbeiten sie und warum kann man mit ihnen UV-Strahlung messen. Geht das mit jeder Foto-Diode?

In dieser Übung wird ein Programm entwickelt und besprochen, mit dem sich eine LED ein- und ausschalten lässt.