Curso Instrumentação Física 2015-1 - Laboratório 1 - Centro de Tecnologia Acadêmica IF-UFRGS
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Laboratório 1: Aquisição de dados de fotodiodo com Arduino¶
Este laboratório tem como objetivo a familiarização com a aquisição de dados com o Arduino a partir da intensidade da corrente fotovoltaica gerada por um fotodiodo iluminado por um LED a fim de terminar a espessura de absorvedores desconhecidos. São fornecidos padrões com espessuras conhecidas para fins de calibração.
Para atingir este objetivo o aluno deverá realizar a leitura de sinais analógicos e realizar estatísticas a fim de estimar a confiabilidade dos resultados obtidos para cada padrão.
O circuito consiste em um fotodiodo não polarizado, operando no modo fotovoltaico, cujo sinal de corrente é amplificado para uma tensão por um circuito com amplificador operacional, conforme esquemático abaixo. O circuito possui um resistor de controle de ganho que pode ser trocado de acordo com a intensidade do LED e a geometria do experimento.
Materiais e detalhes do instrumento¶
Shield Fotodiodo
Resistores para controle de ganho
Absorvedores padrão (1, 2, 4 e 8 camadas)
Absorvedores desconhecidos (Indicados por X)
Os absorvedores deverão ser compartilhados pela turma. Cada grupo deve estimar a espessura de ao menos quatro absorvedores desconhecidos.
Figura 1 - Esquemático do Shield Fotodiodo. O resistor de ganho, o fotodiodo e o LED estão representados como jumpers para que possam ser ajustados na placa.
Figura 2 - Componentes que podem ser trocados no shield: LED (Direita), Fotodiodo (Centro) e Resistor (Esquerda)
Figura 3 - Shield fotodiodo com indicações dos conectores para os componentes e instrumentos externos em V_out e terra (cima) e ilustração com componentes anexados (baixo)
Figura 4 - Absorvedores padrão com 1, 2, 4 e 8 camadas de filme amarelo (3 unidades de cada).
Atividades:¶
Elabore um programa para o Arduino que leia a tensão na saída do amplificador operacional e apresente o resultado na tela. Dica: Faça um programa que apresente um número determinado de medidas na tela e faça a sua média e seu desvio padrão.
Caracterize os diferentes absorvedores padrão a fim de construir uma curva de calibração intensidade do sinal vs. espessura.
Realize medidas para as amostras desconhecidas e estime suas espessuras, estimando a incerteza do resultado.