Spectrometer met Arduino: 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Het licht dat we waarnemen, bijvoorbeeld het licht van de zon, bestaat uit licht van verschillende golflengten. Ook hebben stoffen de eigenschap licht van een bepaalde golflengte te absorberen. Dus als je de spectra van het licht van verre sterren op aarde observeert, kun je zien welke golflengten worden geabsorbeerd, zodat je de componenten van het interstellaire gas tussen de ster en de aarde kunt zien.

Deze keer gebruikte ik een mini-lamp in plaats van de zon, een chemische vloeistof in plaats van het interstellaire gas, en een fotodiode in plaats van de aardwaarnemer.

Dit is mijn eerste Arduino-project.

Stap 1: Overzicht en materialen

Het door de lichtbron uitgestraalde licht gaat eerst door de spleet, waarna het spectraal wordt gescheiden door het roosterelement, vervolgens gaat het door de chemische vloeistof en komt het in de fotodetector. Het rooster draait beetje bij beetje door de servomotor. We zullen de rotatiehoek van het rooster en de output van de fotodiode taggen en elke keer opslaan. Arduino bestuurt de servomotor en slaat de gegevens op.

Collimerende lenzen die nodig zijn om parallel licht te produceren, worden uit de dvd-speler van Junk gehaald. Ik gebruikte een scheermesje voor de spleet. Ik gebruikte een stukje dvd om te raspen. Aangezien parallelle groeven ideaal zijn, moet u het onderdeel gebruiken dat zich zo dicht mogelijk bij de omtrek bevindt. Om de overbrengingsverhouding te verlagen, plaatst u de TAMIYA-poelie-eenheid tussen de servomotor en het rooster. De chemische oplossing wordt in de cel geïnjecteerd voor analyse van zichtbaar licht. Plaats de spectrometer in een plastic container en plaats alle optische systemen op de aluminium plaat.

Stap 2: Fotodetectorcircuit

Sluit de fotodiode aan op het integratiecircuit en middel de output met Arduino. De integratietijd is afhankelijk van de lichtintensiteit van de lichtbron. Deze keer was het ingesteld op 20 s. De gebruikte onderdelen zijn als volgt.

• NJL7502L (fotodiode)
• 74HC4066N (analoge schakelaar)
• TLC272AIP (OP-versterker)
• 10kohm*3
• 100ohm*1
• 0.01uF filmcondensor
• 0.1uF filmcondensor

Stap 3: Montage

Monteer elk onderdeel en plaats het optische systeem op de aluminium plaat. Alle te gebruiken onderdelen zijn mat zwart geverfd. Pas de optische as voorzichtig aan zodat het licht van de lichtbron stevig op de fotodetector valt.

Stap 4: Kalibratie en meting

Eerst krijgen we watergegevens. Analyseer de chemische vloeistofgegevens als een verhouding met de sterkte van water. De kalibratie van de golflengte werd uitgevoerd met behulp van drie LED's met verschillende golflengten. Chemische vloeistof is gekleurd met Ph-indicator. Ik gebruikte HCl, C6H4(COOK)(COOH), H3PO4, wasmiddel.

Omdat de absorptielijn die eigen is aan de apparatuur werd waargenomen, werd deze na verwijdering gladgemaakt. Het principe van de spectroscoop begrijpen en de apparatuur in elkaar zetten is een zeer leerzame ervaring geworden. Het kan worden toegepast op het meten van het golflengtespectrum van full-color LED, enz.

Bedankt.