Detector con una fotoresistencia.
Semestre 2015–II
H´
ector Cruz Ram´ırez
1y Jorge Arturo Monroy Ruz
2Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM
1
[email protected],
2[email protected]
2 de febrero de 2015
´
Indice
1. Objetivos 1
2. Introducci´on 2
3. Teor´ıa 2
3.1. Implementaci´on de la fotoresistencia . . . 2 3.2. Ley de Malus . . . 2
4. Experimento 3
5. Pormenores de la pr´actica 4
A. Introducci´on a LabVIEW I 5
A.1. Menu principal yVirtual Instrument . . . 5
1.
Objetivos
Los objetivos de esta pr´actica son:
1. Una breve introducci´on al lenguaje de programaci´on deLabVIEW.
2. Una breve introducci´on del manejo de unARDUINO.
3. Implementaci´on de un detector de intensidad de luz mediante una fotore-sistencia.
4. Calibraci´on del detector de intensidad de luz del punto anterior.
2.
Introducci´
on
Existen diferentes tipos de detectores ´opticos. La elecci´on de un detector adecuado a un experimento en concreto depender´a de al menos dos puntos: el rango de longitudes de onda en que se trabaja y el rango de potencias que se esper´an medir.
3.
Teor´ıa
A continuaci´on se describen dos aspectos importantes para el desarrollo de la pr´actica.
3.1.
Implementaci´
on de la fotoresistencia
Para implementar la fotoresistencia debemos construir un circuito con tres elementos: una fuente de voltaje (proporcionada por el ARDUINO), una re-sistencia y una fotorere-sistencia. Todos los elementos conectados en serie. Por conservaci´on de la energ´ıa tenemos [1]
U =iR+iRf, (1)
dondeU es la diferencia de potencial de la fuente (5 V), ila corriente el´ectrica que circula en el circuito,R la resistencia el´ectrica de la resistencia auxiliar y finalmente,Rf la resistencia de la fotoresistencia. Entonces, debemos medir la
diferencia de potencial de la resistenciaRla cual esV =iR. Al incider luz a la fotoresistencia su resistencia el´ectrica cambia, por lo cual cambia la diferencia de potencial de la misma; por lo tanto debe cambiar la diferencia de potencial de la resistencia R por conservaci´on de la energ´ıa. Al final se ha conseguido convertir la intensidad de luz a una variable el´ectrica: la diferencia de potencial
V.
3.2.
Ley de Malus
La luz de un l´aser puede estar linealmente polarizada (LP). Si no esta LP podemos insertar un polarizador lineal (P1) para polarizar el haz l´aser. Los polarizadores lineales est´an caracterizados por un eje: el eje del polizador. La direcci´on de la polarizaci´on lineal el paralela al eje del polarizador. Colocando un segundo polarizador (P2) tenemos que su eje sustenta un ´anguloθ respecto a P1. Si colocamos un detector enseguida, tendremos que la intensidad de luz,
I, medida ser´a
I=I0cos2(θ), (2)
dondeI0 ser´a la m´axima intensidad medida cuando los ejes sean paralelos. Se
4.
Experimento
El procedimiento se describe a continuaci´on:
1. El primer paso ser´a instalar LabVIEW en su computadora y probar que se ejecuta correctamente.
2. El segundo paso es ir a la p´aginaweb: http://www.arduino.cc y bajar el programaARDUINO 1.0.6. El alumno podr´a escribir y ejecutar programas mediante este ejecutable. En esa p´agina se encuentran varios tutoriales al respecto. El proposito de esta pr´actica en programar losARDUINOS con
LabVIEW.
3. El tercer paso es ir a la p´agina http://jki.net/vipm y bajar el programa
JKI VI Package Manager y al ejecutarlo podremos instalar LabVIEW Interface for Arduino con lo cual nuestro ARDUINO podr´a ejecutar los programas deLabVIEW. Para lograr esto debemos ejecutar con el progra-maARDUINO 1.0.6 el codigoLIFABase que se encuentra en la carpeta donde se instaloLabVIEW Interface for Arduino. Tambi´en, cuando se ins-talaLabVIEW Interface for Arduino se agrega el menu ARDUINO en el diagrama de bloques deLabVIEW.
4. El cuarto paso es construir el circuito que se muestra en la Figura (1). El
ARDUINO solamente necesita conectarse al cableUSB y por lo cual, no se necesita una fuente de voltaje adicional.
Figura 1: Circuito para implementar un detector con una fotoresistencia me-diante unARDUINO
Guardar, para lo cual usamos la estructura:case structure. Cuando apre-tamos el bot´onSTOP se cierra elARDUINO y se guarda en un archivo
dat el arreglo con los valores de voltaje elegidos. En la Figura (2 y 3) se muestra el panel de control y el diagrama de bloques para tomar datos delARDUINO; de igual forma el la Figura (4) se muestra el diagrama de bloques donde se muestra la propramaci´on del case structure cuando el bot´onGuardar.
Figura 2: Panel de control para medir el voltaje del alg´un pin delARDUINO.
Figura 3: Diagrama de bloques para medir el voltaje del alg´un pin del AR-DUINO.
Figura 4: Diagrama de bloques para medir el voltaje del alg´un pin del AR-DUINO, donde se muestra la segunda opci´on delcase structure.
5.
Pormenores de la pr´
actica
A.
Introducci´
on a
LabVIEW
I
A.1.
Menu principal y
Virtual Instrument
LabVIEW es un lenguaje de programaci´on gr´afica. Cada programa se llama
Virtual Instruments (Instrumento Virtual), VI para abreviar. Al ejecutar el programa se despliega el menu inicial en una ventana, ver Fig. (5).
Figura 5: Menu incial deLabVIEW
Al seleccionar la opci´onBlank VI se despliega un nuevoVI. CadaVIconsiste un una ventana llamada panel de control (ver Fig. 6) y una ventana llamada
diagramas de bloques(ver Fig. 7). Cada ventana tiene un menu propio, los cuales tambi´en son mostrados en la figuras.
Figura 7: Diagrama de bloques.
Referencias
[1] A. James Diefenderfer y Alfonso Flores Guzm´an, “Instrumentaci´on electr´onica 2da ed;” Nueva Editorial Interamericana, 1984
