Chisme 148 del Lince: sensor UV con micro:bit, el escudo solar

Era sábado por la mañana en Sierra Bermeja y Víctor Vílchez, el Lince de la Noche, tenía un plan: un traje con escudo de energía contra el sol.

—Placas reflectantes en los hombros, visera de titanio y una capa térmica —enumeró, extendiendo planos sobre la mesa de la cueva—. Nada de quemaduras para el Lince.

La Gata Montesa miró los planos sin mucho entusiasmo.

—¿Y de qué te vas a proteger exactamente?

—Del sol. De la luz.

—La luz no te quema, Víctor. Te quema algo que no ves.

El Lince levantó una ceja. La Gata sacó de la caja un módulo diminuto con un sensor en la punta.

—Esto ve lo que tú no ves: la radiación ultravioleta. Antes de construir un escudo, hay que saber cuándo hace falta. Y te adelanto una cosa: junto a la ventana de la cueva hay muchísima luz… y casi nada de ultravioleta.

—Imposible.

—Mídelo.

Introducción

En este chisme 148 vas a medir la radiación ultravioleta con un sensor UV con micro:bit y a compararla con la luz visible que mide la propia micro:bit. Descubrirás que mucha luz no significa mucho ultravioleta, y que el cristal, las nubes y las gafas de sol cambian las cosas de forma inesperada. Un sensor UV micro:bit que cabe en la palma de la mano.

Además, aprenderás a grabar la micro:bit desde el navegador y a ver sus datos en directo, sin arrastrar archivos.

Practica antes en el simulador del chisme 148, que tiene modo demostración. Si vienes del chisme 147, el termómetro con micro:bit, ya sabes calibrar: aquí lo vuelves a usar. Y si hiciste el chisme 135, el medidor UV con ESP32, ya conoces este sensor: aquí lo usamos con otra intención, comparar la radiación ultravioleta con la luz visible.

Seguridad: nunca mires al sol, tampoco con gafas de sol. El sensor puede «mirarlo»; tú no. Esto es un prototipo educativo: para protegerte, usa el índice UV oficial y crema solar.

Qué necesitamos

• Una micro:bit V2 y la placa de ampliación del kit Keyestudio ks0361.
• El sensor UV del kit (GUVA-S12SD) y su cable de tres hilos.
• Un cable micro-USB y un ordenador con Chrome o Edge.
• Un día con algo de sol, una ventana, unas gafas de sol y, si quieres, film transparente y crema solar.

Por qué este chisme

La radiación ultravioleta no se ve ni se siente en el momento: la piel lo nota horas después. Por eso hay que medirlo. Con el sensor podemos comprobar por nosotros mismos cosas que se dicen mucho y se entienden poco: que en un día nublado también te quemas o que detrás de un cristal casi no.

Cómo funciona un sensor UV

La luz del sol es una mezcla de radiaciones. El ojo solo ve una parte: la luz visible. Más allá del violeta está el ultravioleta (UV), invisible y con más energía, que es la que quema la piel.

El sensor GUVA-S12SD es un fotodiodo que solo responde al ultravioleta. Cuanto más UV le llega, más tensión da en su pin S. La micro:bit lee esa tensión como un número de 0 a 1023, y nosotros lo pasamos a milivoltios.

La micro:bit, además, sabe medir luz visible con su propia matriz de LEDs: es el bloque nivel de luz, de 0 a 255. Así tenemos dos sensores que miran el mismo sol de dos formas distintas.

Conexión

1. Comprueba que el puente V1 de la placa de ampliación está en 3,3 V.
2. Con el USB desenchufado, conecta el sensor a la fila 0 (pin P0):

Sensor UV	Columna de la placa
−	G (negra)
+	V (roja)
S	S (amarilla), fila 0

Usamos P0 porque es una entrada analógica que no comparte pin con la matriz de LEDs ni con los botones.

El programa

Monta estos bloques. Los azul oscuro están en Avanzado → Serie, los rojos en Avanzado → Pines y nivel de luz en Entrada:

• al iniciar: mostrar ícono.
• para siempre: serial escribir valor “uv_raw” = lectura analógica pin P0; serial escribir valor “uv_mV” = lectura analógica pin P0 × 3300 ÷ 1023; serial escribir valor “uv_luz” = nivel de luz; pausa 500 ms.
• al presionarse el botón A: mostrar número redondeo (lectura analógica pin P0 × 3300 ÷ 1023).

El mismo programa en JavaScript, por si prefieres pegarlo en la pestaña JavaScript de MakeCode:

basic.showIcon(IconNames.Happy)
input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    basic.showNumber(Math.round(pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) * 3300 / 1023))
})
basic.forever(function () {
    serial.writeValue("uv_raw", pins.analogReadPin(AnalogPin.P0))
    serial.writeValue("uv_mV", pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) * 3300 / 1023)
    serial.writeValue("uv_luz", input.lightLevel())
    basic.pause(500)
})

Una trampa: usa serial escribir valor y no «serial escribir número». «Escribir número» no termina la línea y la pantalla de datos se queda esperando sin mostrar nada.

Cómo subir el programa desde Chrome, sin arrastrar archivos

La micro:bit se puede grabar directamente desde el navegador gracias a WebUSB. Solo funciona en Chrome o Edge (no en Firefox ni Safari).

1. Conecta la micro:bit al ordenador con el cable USB, en su propio micro-USB (el de su borde superior, no el de la placa de ampliación).
2. Abre MakeCode en Chrome o Edge y pulsa Descargar (abajo a la izquierda).
3. Si te pide conectar la micro:bit, pulsa Siguiente.
4. Pulsa Emparejar ahora. Chrome abre una ventanita con una lista.
5. Elige BBC micro:bit CMSIS-DAP y pulsa Conectar.
6. Pulsa Descargar otra vez. El programa se graba solo y la micro:bit se reinicia con la carita.

Desde ese momento, cada vez que pulses Descargar, el programa pasa directamente a la placa. Si en algún momento te ofrece Guardar un archivo, es el método antiguo: guardas el .hex y lo arrastras a la unidad MICROBIT. Funciona, pero emparejando ya no hace falta.

Tienes más detalles en la guía de WebUSB de MakeCode.

Cómo ver los datos en directo

Debajo del simulador de MakeCode aparecen dos botones morados:

• Mostrar datos Simulador: enseña los datos de la micro:bit dibujada en pantalla. No es tu placa.
• Mostrar datos Dispositivo: enseña los datos que llegan de tu micro:bit real por el cable. Este es el bueno.

Al pulsar Mostrar datos Dispositivo verás una gráfica por cada valor y, debajo, las líneas de texto que manda la placa. Arriba a la derecha tienes Volver atrás, un botón para pausar y otro para descargar los datos en un archivo que se abre con una hoja de cálculo.

En esta captura, de nuestra prueba real, se ve el sensor al sol (el UV sube a unos 110 mV y la luz llega al tope de 254) y luego dentro de casa: el UV cae a 0 mientras la luz sigue en 190.

Cómo probarlo

Apunta uv_mV y uv_luz en cada sitio:

1. Dentro de casa, lejos de la ventana.
2. Junto a la ventana con el cristal cerrado.
3. Con la ventana abierta o fuera, al sol (sin mirar tú al sol).
4. A la sombra, fuera.
5. Al sol, con unas gafas de sol delante del sensor.
6. Al sol, con un trozo de film transparente untado de crema solar delante.

En el simulador puedes probar los ocho sitios y ver las dos barras a la vez:

Qué estamos midiendo realmente

El sensor no mide «el sol»: mide la radiación ultravioleta que le llega en ese momento, con su orientación y su sombra. Si lo giras, el valor cambia. Por eso, para comparar sitios, hay que medir siempre de la misma forma.

El nivel de luz de la micro:bit tiene un límite: al sol directo llega a 255 y ya no sube más. Eso se llama saturación: el sensor no distingue entre «mucha luz» y «muchísima luz». En nuestra prueba pasó.

El cristal de las ventanas deja pasar casi toda la luz visible pero frena casi todo el UV del sol. Por eso dentro de casa medimos 0 mV con la luz alta. Las nubes hacen lo contrario de lo que parece: bajan mucho la luz pero bastante menos el UV.

Para pasar de milivoltios a índice UV, muchos módulos GUVA-S12SD siguen una regla aproximada: índice UV ≈ milivoltios ÷ 100. Nuestros 110 mV serían un índice cercano a 1. No te fíes a ciegas: compáralo con el índice UV oficial de AEMET a la misma hora, en varios días distintos. Eso es calibrar, como en el chisme 147.

Este montaje no es un instrumento oficial: sirve para aprender y comparar, no para decidir cuánta crema ponerse.

Para el aula

• Predice: antes de medir, ordena los seis sitios de más UV a menos. Después mide. ¿Acertaste?
• Luz frente a UV: haz una tabla con las dos columnas. ¿Hay algún sitio con mucha luz y poco UV? ¿Y al revés?
• Variable controlada: mide siempre con el sensor mirando hacia el mismo lado y a la misma altura. ¿Qué pasa si no lo haces?
• Calibra: consulta el índice UV de AEMET para Estepona y compáralo con tu medida a la misma hora.
• Hipótesis: ¿a qué hora del día el UV será máximo? Mídelo cada hora un día de sol y representa los datos.
• Debate: ¿por qué la gente se quema más en días nublados de playa?

Retos por niveles

2º de ESO

• Reto 1: haz que funcione y mira los datos en «Mostrar datos Dispositivo».
• Reto 2: haz que con el botón B se muestre el nivel de luz.

3º de ESO

• Reto 3: añade el LED del chisme 146 en otra fila y haz que se encienda cuando el UV pase de 100 mV.
• Reto 4: descarga los datos de una mañana y haz una gráfica en una hoja de cálculo.
• Reto 5: calcula el índice UV en la propia micro:bit (÷ 100) y muéstralo en la matriz.

4º de ESO

• Reto 6: haz un «semáforo UV» con el módulo semáforo del kit: verde, amarillo y rojo según el índice.
• Reto 7: prueba varias gafas de sol y varias cremas, con el mismo método, y haz un pequeño informe comparativo.
• Reto 8: convierte el proyecto en una investigación de ciencia ciudadana: mide el UV a la misma hora durante un mes y compáralo con las previsiones de AEMET.

Para enseñárselo a los pequeños (versión monitor)

Esta sección es para el alumnado de 1º de Bachillerato que da el taller a los de ESO.

Guion de 10 minutos

1. (2 min) La pregunta: «¿Os quemáis más en un día de sol o en uno nublado?». Deja que voten.
2. (3 min) Montaje: el sensor en la fila 0, con V1 a 3,3 V. Que lo enchufen ellos.
3. (3 min) Medida: que comparen junto a la ventana cerrada y con la ventana abierta. Que miren las dos barras.
4. (2 min) Conclusión: «mucha luz no es mucho UV». Vuelve a la votación del principio.

Preguntas que hacer

• ¿Por qué la luz casi no cambia con el cristal y el UV sí?
• ¿El sensor ve lo mismo que vuestros ojos?

Errores típicos

• Usar «escribir número» en vez de «escribir valor»: no sale nada en pantalla.
• Mirar «Mostrar datos Simulador» en lugar de «Dispositivo».
• Usar Firefox o Safari: no aparece «Emparejar ahora».

Lo que no hay que darles hecho: la predicción y la tabla. El montaje se puede ayudar; la conclusión tienen que sacarla ellos.

Seguridad: nadie mira al sol, ni con gafas.

Qué hemos aprendido

Has medido la radiación ultravioleta con un sensor UV y la micro:bit, has grabado la placa desde Chrome sin arrastrar archivos, has visto los datos en directo y has comprobado algo que los ojos no pueden ver: el ultravioleta va por su cuenta. También has visto qué es la saturación de un sensor y has vuelto a calibrar.

Al final de la mañana, el Lince recogió los planos del traje.

—Ya no necesito titanio —dijo—. Necesito crema solar y mirar el índice UV.

—Y medir —añadió la Gata Montesa—. El mejor escudo es saber cuándo levantarlo.