Spektrometer využívajúci Arduino: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Svetlo, ktoré pozorujeme, napríklad slnečné svetlo, pozostáva zo svetla rôznych vlnových dĺžok. Látky majú tiež vlastnosť absorbovať svetlo špecifickej vlnovej dĺžky. Ak teda sledujete spektrá svetla vzdialenej hviezdy na Zemi, vidíte, ktoré vlnové dĺžky sú absorbované, takže môžete vidieť zložky medzihviezdneho plynu medzi hviezdou a Zemou.

Tentoraz som namiesto slnka použil mini žiarovku, namiesto medzihviezdneho plynu chemickú kvapalinu a namiesto pozorovateľa Zeme fotodiódu.

Toto je môj prvý projekt Arduino.

Krok 1: Prehľad a materiály

Svetlo vyžarované zo zdroja svetla najskôr prejde štrbinou, potom sa spektrálne oddelí mriežkovým prvkom, potom prejde chemickou kvapalinou a vstúpi do fotodetektora. Mriežka sa otáča kúsok po boku servomotora. Označíme uhol natočenia mriežky a výstup fotodiódy a zakaždým uložíme. Arduino bude ovládať servomotor a ukladať údaje.

Kolimačné šošovky potrebné na vytváranie paralelného svetla sa vyberajú z DVD prehrávača Junk. Na štrbinu som použil holiaci nôž. Na strúhanie som použil kúsok DVD. Pretože súbežné drážky sú ideálne, použite časť, ktorá je čo najbližšie k obvodu. Na zníženie prevodového pomeru zasuňte jednotku remenice TAMIYA medzi servomotor a mriežku. Chemický roztok sa vstrekuje do bunky na analýzu viditeľného svetla. Spektrometer umiestnite do plastovej nádoby a všetky optické systémy umiestnite na hliníkovú platňu.

Krok 2: Obvod fotodetektora

Pripojte fotodiódu k integračnému obvodu a spriemerujte výstup pomocou Arduina. Integračný čas závisí od intenzity svetla svetelného zdroja. Tentoraz to bolo nastavené na 20 s. Použité diely sú nasledujúce.

• NJL7502L (fotodióda)
• 74HC4066N (analógový prepínač)
• TLC272AIP (zosilňovač OP)
• 10 kOhm*3
• 100 ohmov*1
• Filmový kondenzátor 0,01uF
• 0,1uF filmový kondenzátor

Krok 3: Zostavenie

Zostavte každú časť a umiestnite optický systém na hliníkový plech. Všetky diely, ktoré sa majú použiť, sú natreté matnou čiernou farbou. Opatrne nastavte optickú os tak, aby svetlo zo zdroja svetla pevne dopadalo na fotodetektor.

Krok 4: Kalibrácia a meranie

Najprv získame údaje o vode. Analyzujte údaje o chemických kvapalinách v pomere k sile vody. Kalibrácia vlnovej dĺžky sa uskutočnila pomocou troch diód LED s rôznymi vlnovými dĺžkami. Chemická kvapalina je zafarbená indikátorom Ph. Použil som HCl, C6H4 (COOK) (COOH), H3PO4, prací prostriedok.

Pretože bola pozorovaná absorpčná línia charakteristická pre zariadenie, bola po jeho odstránení vyhladená. Pochopenie princípu spektroskopu a zostavenie zariadenia sa stalo veľmi poučným zážitkom. Možno ho použiť na meranie spektra vlnových dĺžok plnofarebných LED diód atď.

Ďakujem.