VEML6075 MicroPython Driver

Драйвер для датчика ультрафиолетового излучения VEML6075 (UVA/UVB) на платформе MicroPython. Полная поддержка протокола I2C, однократных и непрерывных измерений, аппаратной компенсации видимого/ИК-шума и расчёта индекса ультрафиолетового излучения (UV Index) по официальным формулам Vishay.

Особенности

• Поддержка I2C: Standard Mode (100 кГц) / Fast Mode (400 кГц)
• Режимы работы: Continuous (автоматический) и Single-shot (по запросу)
• Чтение всех каналов: UVA, UVB, UVCOMP1 (видимый свет), UVCOMP2 (ИК)
• Компенсация шума по формулам Vishay Application Note 84339
• Расчёт UVI для конфигурации open air (IT=100 мс, без диффузора)
• Совместимость: Raspberry Pi Pico, ESP32, ESP8266, STM32 и другие платы с MicroPython
• Типизация, подробные docstring, кэширование конфигурации

Требования к оборудованию

Компонент	Описание
VEML6075 модуль	Датчик UVA/UVB с интерфейсом I2C
Микроконтроллер	Raspberry Pi Pico, ESP32, ESP8266 и т.д.
Pull-up резисторы	3.7 кОм на линиях SDA и SCL (к VDD)
Конденсатор	100 нФ максимально близко к пину VDD датчика
Питание	3.3 В ... 3.6 В (не подключать к 5 В напрямую!)

Важно: Отсутствие pull-up резисторов или фильтрующего конденсатора является основной причиной "нулей", сбоев I2C и нестабильных показаний.

Схема подключения

VEML6075              MicroController
VDD (4)  ---------->  3.3V
GND (1)  ---------->  GND
SDA (2)  --[3.7k]-->  SDA (напр. GPIO 6 на Pico)
SCL (3)  --[3.7k]-->  SCL (напр. GPIO 7 на Pico)

• Адрес устройства: 0x10 (7-bit)
• Рекомендуемая частота I2C: 100_000 или 400_000 Гц

Структура проекта

your_project/
├── sensor_pack_2/       # Ваш фреймворк (I2cAdapter, DeviceEx, BitFields, etc.)
├── veml6075mod.py       # Драйвер датчика
├── main.py              # Тестовый скрипт и примеры использования
└── README.md            # Документация

Быстрый старт

1. Подключите датчик согласно схеме выше.
2. Скопируйте veml6075mod.py и main.py в вашу папку проекта.
3. Отредактируйте пины I2C в main.py под вашу плату:

   i2c = I2C(id=1, scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=400_000)  # Raspberry Pi Pico

4. Загрузите файлы на микроконтроллер и запустите main.py.

Пример использования

from machine import I2C, Pin
from sensor_pack_2.bus_service import I2cAdapter
import veml6075mod
import time

# 1. Инициализация шины и адаптера
i2c = I2C(id=1, scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=400_000)
adapter = I2cAdapter(i2c)

# 2. Создание экземпляра датчика
sensor = veml6075mod.VEML6075(adapter=adapter, address=0x10)

# 3. Проверка ID устройства
print(f"Device ID: 0x{sensor.get_id():x}")  # Ожидается: 0x26

# 4. Запуск непрерывного режима (IT=100ms)
sensor.start_measurement(single_meas_mode=False, it_index=1, high_dynamic=False)
wt = sensor.get_conversion_cycle_time()

# 5. Цикл чтения
while True:
    time.sleep_ms(wt)
    
    # Читаем основные и компенсационные каналы
    uva, uvb = sensor.get_measurement_value(value_index=0)
    comp1, comp2 = sensor.get_measurement_value(value_index=1)
    
    # Расчёт UV Index
    uvi = veml6075mod.calc_uvi_simple(uva, uvb, comp1, comp2)
    
    print(f"UVA:{uva:5d} UVB:{uvb:5d} | UVI:{uvi:.2f}")

API класса VEML6075

Метод/Атрибут	Параметры	Возвращает	Описание
__init__	adapter: I2cAdapter, address: int = 0x10	-	Инициализация соединения с датчиком, чтение начальных настроек
get_id	-	int	Возвращает Device ID датчика (должен быть 0x0026)
start_measurement	single_meas_mode: bool, it_index: int = 1, high_dynamic: bool = False	-	Настройка параметров и запуск процесса измерений. it_index: 0=50ms, 1=100ms, 2=200ms, 3=400ms, 4=800ms
get_measurement_value	value_index: int | None	tuple | None	Возвращает измеренные значения. 0 → (UVA, UVB), 1 → (COMP1, COMP2), None → None
get_uv	uvx_data: bool = True	tuple[int, int]	Низкоуровневое чтение каналов. True → UVA/UVB, False → компенсационные каналы
shutdown	value: bool | None	bool	Управление питанием. None → вернуть статус, True → выключить, False → включить
get_conversion_cycle_time	-	int	Возвращает время интеграции в миллисекундах для текущих настроек
is_continuously_mode	-	bool	Возвращает True, если датчик в режиме непрерывных измерений
is_single_shot_mode	-	bool	Возвращает True, если датчик в режиме однократных измерений
get_data_status	raw: bool = True	bool	Возвращает статус готовности данных
read_settings	from_sensor: bool = True	None	Обновляет внутренние поля класса в соответствии с настройками датчика

Статические функции

Функция	Параметры	Возвращает	Описание
calc_uvi_simple	uva: int, uvb: int, comp1: int, comp2: int	float	Рассчитывает UV Index по формулам Vishay App Note 84339 (для open air, IT=100ms)
_it_index_to_ms	raw_it: int	int	Преобразует индекс времени интеграции в миллисекунды (0→50, 1→100, 2→200, 3→400, 4→800)
_check_it_index	raw_it: int	-	Проверяет корректность индекса времени интеграции (должен быть 0..4)

Константы класса

Константа	Значение	Описание
ADDR_CONFIG_REG	0x00	Адрес регистра конфигурации
ADDR_ID_REG	0x0C	Адрес регистра Device ID
ADDR_UVA_DATA_REG	0x07	Адрес регистра данных UVA
ADDR_UVB_DATA_REG	0x09	Адрес регистра данных UVB
ADDR_UV_COMP1_DATA_REG	0x0A	Адрес регистра компенсации видимого света
ADDR_UV_COMP2_DATA_REG	0x0B	Адрес регистра компенсации ИК-излучения
FMT_UINT16_LE	"H"	Формат упаковки 16-битных данных (little-endian)

Поля битовых флагов

Поле	Биты	Описание
BF_NAME_UV_IT	6:4	Время интеграции (5 значений: 50-800 мс)
BF_NAME_HD	3	High Dynamic mode (0=normal, 1=high)
BF_NAME_UV_TRIG	2	Триггер однократного измерения
BF_NAME_UV_AF	1	Active Force mode (0=continuous, 1=single-shot)
BF_NAME_SD	0	Shutdown (0=power on, 1=shut down)

Расчёт UV Index

Функция calc_uvi_simple() реализует упрощённый алгоритм расчёта индекса ультрафиолетового излучения (UV Index, UVI) на основе Vishay Application Note 84339 (стр. 6-7, формулы 1, 2, 5).

Принцип работы

Кремниевые фотодиоды датчика VEML6075 чувствительны не только к УФ-излучению, но и к видимому свету (400-750 нм) и инфракрасному излучению (750-1000 нм). Для компенсации этого паразитного шума в датчик встроены два дополнительных канала:

Канал	Обозначение	Диапазон	Назначение
UVA	0x07	320-400 нм	Основной канал измерения UVA
UVB	0x09	280-320 нм	Основной канал измерения UVB
UVCOMP1	0x0A	400-750 нм	Компенсация видимого шума
UVCOMP2	0x0B	750-1000 нм	Компенсация ИК-шума

Формулы компенсации шума

Перед расчётом UVI необходимо очистить сигналы UVA и UVB от влияния видимого и ИК-излучения:

UVA_clean = max(0, UVA - a * COMP1 - b * COMP2)
UVB_clean = max(0, UVB - c * COMP1 - d * COMP2)

Где коэффициенты компенсации зависят от конфигурации системы:

Таблица коэффициентов (для IT = 100 мс)

Конфигурация	a (UVA VIS)	b (UVA IR)	c (UVB VIS)	d (UVB IR)	UVA_resp	UVB_resp
Open air (без диффузора)	2.22	1.33	2.95	1.74	0.001461	0.002591
0.1 мм тефлон, окно 4.5 мм	2.22	1.33	2.95	1.74	0.002303	0.004686
0.1 мм тефлон, окно 5.5 мм	2.22	1.33	2.95	1.74	0.002216	0.005188
0.1 мм тефлон, окно 10 мм	2.22	1.33	2.95	1.74	0.002681	0.004875
0.25 мм тефлон, окно 10 мм	2.22	1.33	2.95	1.74	0.002919	0.009389
0.4 мм тефлон, окно 10 мм	2.22	1.17	2.95	1.58	0.004770	0.006135
0.7 мм тефлон, окно 10 мм	2.22	1.17	2.95	1.58	0.007923	0.008334

Формула расчёта UVI

После компенсации шума индекс УФ-излучения рассчитывается как среднее взвешенное значение каналов UVA и UVB:

UVI = (UVA_clean * UVA_resp + UVB_clean * UVB_resp) / 2

Где:

• UVA_resp, UVB_resp — коэффициенты чувствительности из таблицы выше
• Результат округляется до сотых для удобства отображения

Шкала интерпретации UVI

Значение UVI	Уровень риска	Рекомендации
0.0 - 2.9	Низкий	Защита не требуется
3.0 - 5.9	Умеренный	Использовать солнцезащитный крем
6.0 - 7.9	Высокий	Избегать пребывания на солнце в полдень
8.0 - 10.9	Очень высокий	Максимальная защита, ограничить пребывание на улице
11.0+	Экстремальный	Избегать пребывания на открытом воздухе

Важно: Шкала UVI (0-11+) откалибрована исключительно для солнечного спектра (AM1.5G). При измерении искусственных УФ-источников (например, светодиодов 365/395 нм) значения могут превышать 11 и не соответствуют биологическому воздействию на кожу.

Важные ограничения

1. Время интеграции: Коэффициенты UVA_resp и UVB_resp валидны строго для IT = 100 мс. При использовании других значений времени интеграции чувствительность меняется линейно (умножение на 2 при удвоении IT).

2. Конфигурация оптики: Коэффициенты компенсации (a, b, c, d) и чувствительности (resp) приведены для конкретных конфигураций (толщина тефлонового диффузора, размер окна). При изменении механической конструкции требуется повторная калибровка.

3. Калибровка устройства: Формула использует типовые коэффициенты Vishay. Для метрологической точности требуется индивидуальная калибровка (параметры alpha, beta, gamma, delta) по эталонному солярному симулятору (AM1.5G) или референсному датчику (например, Davis Weather Station).

4. Угловая характеристика: Без использования тефлонового диффузора датчик имеет узконаправленную чувствительность. Для корректного измерения рассеянного солнечного излучения рекомендуется использовать диффузор толщиной 0.4 мм для обеспечения косинусной угловой характеристики.

Пример использования

# Чтение сырых данных со всех каналов
uva_raw, uvb_raw = sensor.get_measurement_value(value_index=0)
comp1_raw, comp2_raw = sensor.get_measurement_value(value_index=1)

# Расчёт UV Index (по умолчанию: open air, IT=100ms)
uvi = calc_uvi_simple(uva_raw, uvb_raw, comp1_raw, comp2_raw)
print(f"UV Index: {uvi:.2f}")

Лицензия

Данный проект распространяется на условиях лицензии MIT License.

Copyright (c) 2026 Роман Шевчик kolbasilyvasily@yandex.ru

Код распространяется "как есть", без каких либо гарантий!

Note for English-speaking users

This project documentation is provided in Russian only.

Due to limited positive feedback from users cloning my repositories, I have decided not to maintain English documentation or translations.

If you need assistance:

• Use automated translation tools (Google Translate, DeepL, etc.) — the code comments and docstrings are structured for easy machine translation.
• Check the referenced Vishay documents (Datasheet 84304, Application Note 84339) — they are available in English and contain all technical details.
• Open an Issue in English — I will do my best to respond, though response time may vary.

Thank you for understanding.