Spektrometr wykorzystujący Arduino: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Obserwowane przez nas światło, na przykład światło słoneczne, składa się ze światła o różnych długościach fal. Ponadto substancje mają właściwość pochłaniania światła o określonej długości fali. Tak więc, jeśli obserwujesz widma światła odległej gwiazdy na Ziemi, możesz zobaczyć, które długości fal są pochłaniane, dzięki czemu możesz zobaczyć składniki gazu międzygwiazdowego między gwiazdą a Ziemią.

Tym razem zamiast słońca zastosowałem mini żarówkę, zamiast gazu międzygwiazdowego ciecz chemiczną, a zamiast obserwatora ziemskiego fotodiodę.

To mój pierwszy projekt Arduino.

Krok 1: Przegląd i materiały

Światło emitowane ze źródła światła najpierw przechodzi przez szczelinę, po czym jest rozdzielane widmowo przez siatkę, następnie przechodzi przez ciecz chemiczną i wchodzi do fotodetektora. Kratka obraca się stopniowo za pomocą serwomotoru. Oznaczymy kąt obrotu siatki i wyjście fotodiody i za każdym razem zapiszemy. Arduino będzie sterować silnikiem servo i zapisywać dane.

Soczewki kolimacyjne niezbędne do wytworzenia światła równoległego są wyjęte z odtwarzacza DVD firmy Junk. Do nacięcia użyłem ostrza do golenia. Do tarcia użyłem kawałka płyty DVD. Ponieważ rowki równoległe są idealne, użyj części, która jest jak najbliżej obwodu. Aby obniżyć przełożenie, włóż koło pasowe TAMIYA między serwomotor a kratkę. Roztwór chemiczny jest wstrzykiwany do komórki w celu analizy w świetle widzialnym. Umieść spektrometr w plastikowym pojemniku i umieść wszystkie układy optyczne na aluminiowej płycie.

Krok 2: Obwód fotodetektora

Podłącz fotodiodę do układu scalającego i uśrednij wyjście za pomocą Arduino. Czas integracji zależy od natężenia światła źródła światła. Tym razem był ustawiony na 20 sekund. Użyte części są następujące.

• NJL7502L (fotodioda)
• 74HC4066N (przełącznik analogowy)
• TLC272AIP (wzmacniacz operacyjny)
• 10kohm*3
• 100 omów * 1
• Skraplacz folii 0,01uF
• Skraplacz folii 0,1 uF

Krok 3: Montaż

Złóż każdą część i umieść układ optyczny na aluminiowej płycie. Wszystkie używane części są pomalowane na matową czerń. Ostrożnie wyreguluj oś optyczną tak, aby światło ze źródła światła mocno padało na fotodetektor.

Krok 4: Kalibracja i pomiar

Najpierw otrzymamy dane dotyczące wody. Przeanalizuj dane chemiczne cieczy jako stosunek do siły wody. Kalibrację długości fali przeprowadzono przy użyciu trzech diod LED o różnych długościach fali. Ciecz chemiczna jest zabarwiona wskaźnikiem Ph. Użyłem HCl, C6H4(COOK)(COOH), H3PO4, detergentu do prania.

Ponieważ zaobserwowano charakterystyczną dla sprzętu linię absorpcyjną, została ona wygładzona po jej usunięciu. Zrozumienie zasady działania spektroskopu i montaż sprzętu stało się bardzo pouczającym doświadczeniem. Może być stosowany do pomiaru widma długości fali pełnokolorowej diody LED itp.

Dziękuję.