Φασματογράφο με χρήση Arduino: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Το φως που παρατηρούμε, για παράδειγμα το φως του ήλιου, αποτελείται από φως διαφόρων μηκών κύματος. Επίσης, οι ουσίες έχουν την ιδιότητα να απορροφούν φως συγκεκριμένου μήκους κύματος. Έτσι, αν παρατηρήσετε τα φάσματα του φωτός του μακρινού αστέρα στη γη, μπορείτε να δείτε ποια μήκη κύματος απορροφώνται, ώστε να μπορείτε να δείτε τα συστατικά του διαστρικού αερίου μεταξύ του άστρου και της γης.

Αυτή τη φορά χρησιμοποίησα έναν μικρό λαμπτήρα αντί για τον ήλιο, ένα χημικό υγρό αντί για το διαστρικό αέριο και μια φωτοδίοδο αντί για τον παρατηρητή γης.

Αυτό είναι το πρώτο μου έργο Arduino.

Βήμα 1: Επισκόπηση και υλικά

Το φως που εκπέμπεται από την πηγή φωτός περνάει πρώτα από τη σχισμή, μετά από το οποίο διαχωρίζεται φασματικά από το στοιχείο πλέγματος, στη συνέχεια διέρχεται από το χημικό υγρό και εισέρχεται στον φωτοανιχνευτή. Το πλέγμα περιστρέφεται σιγά σιγά από τον σερβοκινητήρα. Θα επισημάνουμε τη γωνία περιστροφής του πλέγματος και την έξοδο του φωτοδιόδου και θα εξοικονομήσουμε κάθε φορά. Το Arduino θα ελέγχει τον σερβοκινητήρα και θα αποθηκεύει τα δεδομένα.

Οι φακοί ευθυγράμμισης που είναι απαραίτητοι για την παραγωγή παράλληλου φωτός αφαιρούνται από τη συσκευή αναπαραγωγής DVD του Junk. Χρησιμοποίησα λεπίδα ξυρίσματος για τη σχισμή. Χρησιμοποίησα ένα κομμάτι DVD για τρίψιμο. Δεδομένου ότι οι παράλληλες αυλακώσεις είναι ιδανικές, χρησιμοποιήστε το μέρος που είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην περιφέρεια. Για να μειώσετε την σχέση μετάδοσης, τοποθετήστε τη μονάδα τροχαλίας TAMIYA μεταξύ του σερβοκινητήρα και του πλέγματος. Το χημικό διάλυμα εγχέεται στο κύτταρο για ανάλυση ορατού φωτός. Τοποθετήστε το φασματόμετρο σε πλαστικό δοχείο και τοποθετήστε όλα τα οπτικά συστήματα στην πλάκα αλουμινίου.

Βήμα 2: Κύκλωμα Photodetector

Συνδέστε τη φωτοδίοδο στο κύκλωμα ολοκλήρωσης και μετρήστε την έξοδο με το Arduino. Ο χρόνος ενσωμάτωσης εξαρτάται από την ένταση φωτός της πηγής φωτός. Αυτή τη φορά ορίστηκε σε 20 δευτερόλεπτα. Τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται είναι τα ακόλουθα.

• NJL7502L (φωτοδίοδος)
• 74HC4066N (Αναλογικός διακόπτης)
• TLC272AIP (ενισχυτής OP)
• 10kohm*3
• 100ohm*1
• Συμπυκνωτής φιλμ 0.01uF
• Συμπυκνωτής μεμβράνης 0.1uF

Βήμα 3: Συναρμολόγηση

Συναρμολογήστε κάθε μέρος και τοποθετήστε το οπτικό σύστημα στην πλάκα αλουμινίου. Όλα τα μέρη που θα χρησιμοποιηθούν είναι βαμμένα σε μαύρο ματ χρώμα. Ρυθμίστε προσεκτικά τον οπτικό άξονα έτσι ώστε το φως από την πηγή φωτός να προσπίπτει σταθερά στον φωτοανιχνευτή.

Βήμα 4: Βαθμονόμηση και μέτρηση

Πρώτα θα λάβουμε δεδομένα νερού. Αναλύστε τα δεδομένα χημικών υγρών σε αναλογία με την αντοχή του νερού. Η βαθμονόμηση μήκους κύματος έγινε χρησιμοποιώντας τρία διαφορετικά LED μήκους κύματος. Το χημικό υγρό είναι χρωματισμένο με δείκτη Ph. Χρησιμοποίησα HCl, C6H4 (COOK) (COOH), H3PO4, απορρυπαντικό ρούχων.

Δεδομένου ότι παρατηρήθηκε η ιδιόμορφη γραμμή απορρόφησης του εξοπλισμού, εξομαλύθηκε μετά την αφαίρεσή του. Η κατανόηση της αρχής του φασματοσκοπίου και η συναρμολόγηση του εξοπλισμού έχει γίνει μια πολύ μαθησιακή εμπειρία. Μπορεί να εφαρμοστεί στη μέτρηση του φάσματος μήκους κύματος των LED έγχρωμων κλπ.

Σας ευχαριστώ.