Статьи » Разработки |
2024-07-30 в 00:51 (последнее изменение 2024-07-30 в 00:51)
Отсутствие информации об коэффициенте преломления может затруднить сравнение или замену материалов в оптических системах. При выборе материала для конкретного приложения исследователи и инженеры часто ориентируются на оптические характеристики, включая показатель преломления. Если эта информация недоступна, то выбор может быть затруднен и привести к неэффективному использованию ресурсов. Принцип работыКогда падающий на границу раздела двух сред свет падает под углом Брюстера, он полностью поляризуется в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. При этом отраженный свет становится полностью поляризованным параллельно границе раздела сред.
Разрабатываемая установка определения показателя преломления ориентирована на материалы с диэлектриктрическими свойствами, поэтому упрощенная определительная формула выглядит так: Можно вывести показатель прелолмения среды преломленного луча. Эта среда и является исследуемым материалом
Для определения угла Брюстера, я использую сервопривод, к которому прикреплен светодиод. На светодиоде установлен поляризатор, расположенный таким образом, чтобы гасить S-поляризацию. Свет, прошедший через поляризатор, будет отражаться от поверхности, которую мы изучаем, и попадать на светочувствительный элемент. Таким образом, при достижении угла Брюстера мы наблюдаем провал в интенсивности света. Учитывая, что устройство будет использовано только в воздухе, то мы можем абсолютную коэффициент преломления среды принять за единицу. И тогда Формула принимает следующий вид:
Получаемые значения и обработка данныхСервопривод пробегает световым пучком по исследуемой поверхности несколько раз, для усредеднения получаемых данных и исключения погрешностей. На выходе получается массив значений интенсивности света (значений АЦП) при каждом градусе угла. Число повторов может быть произвольным, оптимальный вариант был выбран в 5 обходов. Усредненный график интенесивности света от угла выглядит так:Эксперимент был проведён в домашних условиях, где сложно достичь полной темноты окружающей среды. Поэтому помимо сигнала со светодиода на чувствительный элемент могло попадать излучение из окружающей среды, чем обусловлены скачки в измеряемой зависимости.Они выделены краснымРедкие импульсы можно убрать программно. Например, с помощью медианного фильтра.Медианный фильтр - это метод обработки графиков, использующий медиану значений соседних точек для определения нового значения точки. Принцип работы медианного фильтра при обработке графиков следующий:
В методе линейной интерполяции значения между двумя известными точками вычисляются с помощью прямой линии, которая соединяет эти точки. Кубическая интерполяция использует полиномы третьей степени для приближения функции, что дает более гладкие и точные результаты. Как раз последняя интерполяция используется в обработке получаемого графика. Для более точного определения провала, область интерполяции была взята от 45 до 68 градусов. Это связано с тем, что этому диапазону соответствует большинство исследуемых веществ. Приняв внешнюю среду за воздух, и взяв тангенсы от границ диапазона, можно получить диапазон измерений коэфф. преломления:
Применив интерполяцию, мы получаем график, на котором отчетливо виден провал, обозначенный красным цветом: Микроконнтролеру программно задан следующий алгоритм: поиск минимума, которому соответствует конкретное значение угла, который и является углом Брюстера, далее он подставляет это значение в заданную ему формулу 4 и выдаёт значение коэффициента преломления вещества. В конкретном примере, так как исследуемым объектом была вода, угол Брюстера для нее равен 53°, это видно из эксперимента с небольшой погрешностью. Таким образом полученное значение показателя преломления исследуемого вещества равно
Что сходится с табличными значениями показателя преломления воды. Так же была измерена коэффициент преломления и у других материалов. Например, у стекла: Посчитаем оптическую плотность стекла:
Печатная плата Печатная плата – это основа электронного устройства, на которой устанавливаются и соединяются различные компоненты, такие как микросхемы, резисторы, конденсаторы и другие электронные элементы. Она является неотъемлемой частью всех современных электронных устройств. Основная функция печатной платы – обеспечить соединение и электрическую связь между компонентами электронного устройства. Она позволяет передавать сигналы, данные и питание между компонентами, обеспечивая работу устройства. Печатная плата обычно состоит из трех основных слоев: металлической фольги, основного материала и вновь металлической фольги. Основной материал, из которого изготавливают печатные платы, чаще всего представляет собой стеклоэпоксидную фиберглассовую текстолитовую пластину. Он имеет хорошие диэлектрические свойства, механическую прочность и устойчивость к высоким температурам. Металлическая фольга, обычно медная, наносится на основной материал с одной или двух сторон. Медная фольга играет роль проводника, по которому протекают электрические сигналы и питание. Чтобы создать электрические соединения, провода на плате, медная фольга подвергается гравированию в некоторых местах, чтобы создать требуемую проводимость и изоляцию. Мною была выполнена разводка гравирования печатной платы. В программном виде можно увидеть ниже Плата выполнена в виде круга, чтобы соответствовать измерительной части корпуса, в которой и будет находиться все основные компоненты, кроме компонентов управления Корпус был создан в программе Blender и представляет из себя измерительную часть, где поддерживается максимальная темнота для большей точности измерений, а также часть управления. Между ними есть рукоять для удобной транспортировки и использования устройства. На этой части можно выделить 3 отверстия. Самое большое, прямоугольное, под экран, на который будет выводиться измеренная коэффициент преломления. Остальные два отверстия сделаны под кнопки SAVE и RESET. В дальнейшем корпус будет напечатан на 3D принтере с толщиной пластика в 3 мм., что является хорошим показателем для прочности устройства. Предполагаемый пластик печати: ABS
Программа Программа для микроконтроллеров – это набор инструкций, которые определяют функциональность и поведение микроконтроллера. Она может быть написана на специальных языках программирования, таких как C, C++ или ассемблер. Важность программы для микроконтроллера весьма высока. Она является ключевым элементом, определяющим, как микроконтроллер будет выполнять свои задачи. Без программы микроконтроллер становится бесполезным устройством, неспособным обрабатывать информацию и выполнять требуемые действия. Программа для микроконтроллера также определяет основные функции и алгоритмы, необходимые для работы устройства. Например, она определяет, как читать и записывать данные в определенные порты ввода-вывода, как обрабатывать сигналы, взаимодействовать с другими устройствами и выполнять различные вычисления. Важность правильной и эффективной программы состоит в том, что она позволяет максимально использовать возможности микроконтроллера, снижает потребление энергии и ресурсов, улучшает производительность и надежность устройства. Программа – это в первую очередь алгоритм. Алгоритм представлен ниже
В свою очередь блок «Измерить коэфф. преломления» так же состоит из своих процедур, которые представлены ниже
Программа для Микроконтроллеров ATmega328P пишется на языке программирования C++, так как таким образом программа получается компактной как для человека, так и для Микроконтроллера.
Посмотрите еще эти статьи
Управляем вытяжкой на кухне пультом от телевизора на Arduino Вывод картинки на дисплей 128x64 Детектор микронаушников Ethernet shield w5100 таймер включения на веб странице Вывод различных данных на дисплей LCD 128x64 Подключение датчиков газа и дыма серии MQ к Arduino Не пропустите обновления! Подписывайтесь на нашу группу Вконтакте. Так же у нас есть Telegram канал. Вам понравился наш материал? Поделитесь с коллегами! Просмотров: 366. Оценка статьи: 0.0 из 5. Уже оценило 0 читателей |
Всего комментариев: 0 | |