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
  • Fotodiodo
  • LED
  • 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:

  1. 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.
  2. Caracterize os diferentes absorvedores padrão a fim de construir uma curva de calibração intensidade do sinal vs. espessura.
  3. Realize medidas para as amostras desconhecidas e estime suas espessuras, estimando a incerteza do resultado.
  4. Descreva fontes de incerteza e cite métodos para aprimoramento do experimento.

Componentes_site.jpg (113.1 kB) Rafael Pezzi, 02/04/2015 11:59

Detalhe_ShieldFotodiodo.png (333.3 kB) Rafael Pezzi, 02/04/2015 11:59

Padrões_site.JPG (129.1 kB) Rafael Pezzi, 02/04/2015 11:59

Esquemático_FotodiodoArduino.png (15.9 kB) Rafael Pezzi, 02/04/2015 16:11