EXPERIMENTOS | Espectrofotômetro Remoto Automatizado (ERA)

Sobre o Experimento

Bem-vindo à página de espectrofotometria remota!

A ideia aqui é disponibilizar o acesso e controle à distância do experimento de espectrofotometria para coleta dos dados de espectro, com maior interatividade e possibilidade de se conhecer a respeito do assunto.

Nas duas últimas páginas são colocados conteúdos teóricos e práticos do funcionamento de um espectrofotômetro, bem como da superposição de cores, e do estudo dos diferentes padrões de cores, ou seja, a física por trás de todo este funcionamento.

Tenham boas leituras e descobertas!

 

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Legenda - Figura 32 – Vista Geral da Disposição do Experimento. A. Emissor Infravermelho para transmissão do sinal vindo da saída serial. B. Lâmpada de LED, com prolongador (para evitar dispersão da luz para outros lugares) C. Suporte com Mecanismo de fenda simples (de 0,2mm da 3B Scientific), usado para colimar o feixe. D. Módulo Ponte H, com CI L298N, para controle do giro do motor. E. Arduino MEGA 256. F. Trilho em que estão colocados: G. Espelho refletor do feixe, H. Lente Convergente de distância focal (f) = 50mm e I. Motor de Passo (Shinano Kenshi, modelo EM-483 (Shinano Kenshi, Co, 2016) – ângulo de passo básico de 1,8º/passo), colocado acima de dissipadores para evitar superaquecimento; no motor está colocada a rede de difração (J, de 1000 linhas/mm), na qual, em sua parte de cima se encontra o (K) sensor infravermelho de proximidade e distância (SHARP, modelo GP2Y0A21YK0F), para detecção da distância entre anteparo e rede de difração (necessário para o cálculo de comprimento de onda). L. Anteparo, para projeção do espectro difratado. M. Sensores – M1: Sensor conversor de frequência TSL235R, para detecção das irradiâncias das componentes difratadas; M2: Sensor detector de cores (TCS 34725, Adafruit®) sobreposto ao suporte fixado no anteparo. N. câmera webcam de IP Fixo (D-Link), para visualização remota do experimento. O. Fonte de alimentação para alimentação do motor (5V, 1,4A). Finalmente, em P, está presente o relé digital, (montado sobre a estrutura do experimento, Q), colocado para permitir o desligamento físico da lâmpada quando do fim da coleta de dados.

 

Descrição

Na construção do espectrofotômetro (Figura 1) o feixe de luz colimado proveniente de uma lâmpada de LED RGB é refletido pelo espelho e atinge a lente convergente, a partir da qual faz com que o feixe seja colimado até atingir a rede de difração, e desta o feixe difratado é transmitido até ser projetado em uma tela. A decomposição espectral é realizada através de uma rede de difração (1000 linhas/mm) disposto a uma distância D da tela (Cavalcante, Tavolaro, & Haag, 2005).

O feixe difratado têm suas componentes Vermelha, Verde e Azul (R, G e B, respectivamente) projetadas na tela, e quando a rede montada sobre o motor de passo gira, as respectivas componentes movem-se até atingir o fotosensor (CF- TSL235R) fixo, que faz a varredura das diferentes luminosidades de cada componente do espectro projetado.

Todo o monitoramento e controle do experimento são realizados através do microcontrolador Arduino. Para assegurar maior precisão às medidas, determinamos previamente a distância entre os sulcos da rede difração, utilizando para isso um feixe de luz proveniente de uma ponteira laser vermelha (650 nm, valor médio indicado pelo fabricante). E com posse deste valor de distância, os valores de comprimentos de onda foram calculados pela programação, de modo que o sistema passe a coletar os valores de irradiância por comprimento de onda. O comprimento de onda de cada raia do espectro por sua vez é determinado na programação principal do experimento e para tanto é calculado com os dados que são coletados do sensor SHARP de distância (por infravermelho), modelo GP2Y0A21YK0F. Utilizando os valores coletados pelo sensor, a partir do giro do motor se substitui na fórmula do comprimento de onda e calcula-se o valor respectivo a cada componente do espectro (seja vermelha, verde ou azul, para cada configuração das cores selecionadas pelo usuário).

contato: jneresjr@gmail.com