Wykorzystanie czujnika światła

1. Wykorzystanie czujnika światła Wojciech Dobrogowski, Andrzej Maziewski

2. Plan Czujniki światła CMA Badanie źródeł światła Dyfrakcja światła Prawo Malusa Mechanika Tarcie aerodynamiczne Wahadło sprężynowe z tłumieniem

3. Czujniki światła CMA Czujnik światła CMA 033. Trzyzakresowy: 0-600,0-6000,0 – 150000 luxów Czujnik światła CMA 0141i: Zakres 0 - 10 lux Czujnik światła CMA 0513. Budowa czujnika oparta jest o diodę Optrex p.n. OP555C mającą charakterystykę liniową. Pozwala na pomiar natężenia światła w zakresie 0.1 –10 W/m2, z dokładnością do 20 %. Zakres spektralny tego czujnika to 300-1100nm

4. Podstawowe parametry Zakres mierzonego natężenia światła. Parametr ten określa minimalne i maksymalne natężenie światła które powoduje zmianę parametrów elementu światłoczułego w ustalonym zakresie napięć. Przyjmuje się tutaj zazwyczaj zakres liniowej części charakterystyki U(I). Czas reakcji. Jest to czas w którym właściwości elementu światłoczułego zmienią się zgodnie z opisującą je charakterystyką. Elementy półprzewodnikowe umożliwiają pomiar zmian w czasie rzędu mikrosekund co przekracza czas przetwarzania sygnału wykorzystywanych w szkole interfejsów Zakres spektralny. Zakres częstotliwości światła na które reagują elementy światłoczułe. Zazwyczaj przekracza on zakres fal widzialnych zarówno w zakresie ultrafioletu jak i podczerwieni. Odpowiedź czujnika jest jednak uzależniona od częstotliwości padającego światła, to znaczy że charakterystyka spektralna I(f) nie jest płaska/liniowa.

5. Badanie źródeł światła zasilanych prądem zmiennym U ~ I [W/m2] Żarówka w czasie 5 s żarówka w czasie 0.1 s 6.9 W/m2 b) t [ms] fM=85Hz U ~ I [W/m2] U ~ I [W/m2] t [ms] t [ms] Świetlówka Ekran monitora komputerowego

6. Dynamika świecenia U ~ I [W/m2] U ~ I [W/m2] t [ms] t [ms] I(t)=I0Exp[-(t-t1)/T1], I(t)=I0(1-Exp[-(t-t2)/T2]).

7. Świecenie pod wpływem impulsu napięciowego U(t): żarówki diody

8. Własne konstrukcje Czujnik światła z wykorzystaniem fotoopornika Zmiana oporu pod wpływem padającego światła Napięcie przyłożone do diody LED

9. Dyfrakcja światła Własne konstrukcje

10. Własne konstrukcje Prawo Malusa

11. Własne konstrukcje Wyjście Wejście Mikrofon Głośniki Karta audio

12. Własne konstrukcje Wykorzystanie karty dźwiękowej PC dla badania światła. Aleksander Wasilewicz, Jurij Sedenewski, Wiktor Stefanowicz

13. PrawoBourguera.

14. Mechanika

15. Tarcie aerodynamiczne „Tłumienie w ruchu lotki”

16. „LOTKA” Lotka wykonana z butelki PET i cienkiej kalki.

17. Tarcie aerodynamiczne „Tłumienie w ruchu lotki”

18. Położenia i prędkość spadającej lotki. Początkowy ruch jednostajnie zmienny przechodzi w ruch jednostajny gdy siła tłumiąca zaczyna równoważyć siłę ciężkości. Prędkość w takim ruchu możemy opisać następująco: v(t)=vg(1-Exp(-(t-t0)/) gdzie: vg –prędkość graniczna (w nieskończoności) m2, vg2 m1, vg1

19. FOZ= -k v2 FC=mg Vgr=5.45 m/s Spadek swobodny piłki z gąbki FOZ= -k v2 Vgr2=m g/k

20. 5m VI piętro

21. Wahadło sprężynowe z tłumieniem

22. Wyznaczenie stałej sprężystości k 2.5 2 [N] F 1.5 1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 x [m] F=-kx

23. Położenie wahadła zarejestrowane ultradźwiękowym czujnikiem położenia S=0.025 m2 S=0.08 m2

24. Dopasowanie dekrementu tłumienia na podstawie analizy ekstremalnych wartości amplitudy Amax/min(t) = X0 + A0 Exp[- d t] d= 0.1732

25. Dopasowanie pomiarów położenia wahadła funkcją w postaci: x(t) = X0 + A0 Exp[- d t] Cos[w t+ f] Dopasowany dekrement tłumienia: d= 0.122

26. Energia kinetyczna wahadłaEk=m v2/2

27. Energia potencjalna wahadłaEp= k x2/2

28. Energia całkowita wahadła tłumionegoEc= Ek+ Ep

29. Czynnik kształtu jako dopasowanie zależności dekrementu tłumienia od pola powierzchniC= 1.47

30. Podsumowanie Proste obiekty pomiarowe ? Własne konstrukcje czujników Adaptacje istniejących rozwiązań Analiza danych pomiarowychna lekcjach TI/Informatyki _