DESENVOLVIMENTO DE ESPECTROFOTOMETRO COM LED RGB E ARDUINO PARA FINS ACADÊMICOS

  • Roberto de Felice
  • Roberto Dutra De Felice
  • Cassiane Jrayj de Melo Victoria Bariani
  • Juliomar Sousa Santos
  • William da Silva Chaves
  • Nelson Mario Victoria Bariani
  • Caroline Raquel Bender
Rótulo Arduino, LED, Espectroscopia, diodo, RGB

Resumo

A placa eletrônica de código aberto baseada em hardware e software Arduino permite o controle de sistemas de medição, amplia possibilidades no desenvolvimento de instrumentos de baixo custo e em forma colaborativa, propicia uma linha flexível e sustentável de trabalho em laboratórios que utilizam técnicas analíticas tais como a espectroscopia. Um espectrômetro se constitui basicamente de uma fonte luz, um seletor de comprimento de onda, um compartimento para a amostra e um dispositivo para medir a alteração na radiação incidente. Na montagem do espectrofotômetro, os 3 ânodos de um LED RGB foram conectados mediante 3 resistores de 330Ω a 3 saídas digitais PWM (pulse width modulation) do Arduino, fechando o circuito mediante o cátodo comum conectado a um pino terra; por outro lado, o cátodo de um fototransistor foi conectado à saída de 5V do Arduino, e o cátodo fechou o circuito através de um resistor de 10KΩ conectado a terra, cuja voltagem foi enviada a uma entrada analógica do Arduino; entre o LED e o fototransistor foi fixado um suporte para tubo de ensaio que contenha o analito de estudo. Os componentes foram organizados numa placa de prototipagem (protoboard), que possui pontos para fixar fios e componentes eletrônicos e elétricos. Foi usado um computador com o software Arduino para alimentar a placa, escrever e carregar o algoritmo de comando e receber os dados do sensor em monitor ou plotter serial. O algoritmo desenvolvido inicia uma varredura com intensidade máxima no azul puro, mudando gradualmente até vermelho. A hipótese trabalhada foi que o comprimento de onda predominante estaria mudando desde 460 nm (azul puro), passando por 515 nm (verde puro) e até 615 nm (vermelho puro). A saída PWM permite mudanças de intensidade de 8 bits, gerando 255 tonalidades, mudadas cada 1 segundo e completando a varredura em 510 segundos. Mediante os 3 pontos de calibração das cores puras, o comprimento de onda foi correlacionado com o tempo. Os espectros de absorção de soluções de azul de bromofenol, verde de bromocresol e fenolftaleína foram utilizados para avaliação do sistema. Comparando as medições, um multímetro digital com datalogger foi utilizado para adquirir os dados do circuito sensor concomitante com o Arduino. As curvas de transmitância T=Icor/Idest dos 3 indicadores foram graficadas em função do comprimento de onda, onde Icor e Idest são as leituras obtidas no Arduino (0 a 1023) e no multímetro (0 a 5V), e comparadas com curvas da literatura. Como resultado, obteve-se uma correlação quadrática: λ(nm)= 460+0,127*t+3,46E-4*t^2 para o tempo (s) de 0 a 510, e as bandas de absorção dos corantes analisados resultaram coerentes com as obtidas na literatura. A leitura no Arduino se apresentou mais ruidosa, o que foi interpretado como consequência da oscilação das saídas PWM entre 0 e 5 volts. Como continuação do trabalho, serão testados filtros capacitivos para o Arduino, e avaliadas as incertezas do sistema.

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Publicado
2020-03-30
Como Citar
DE FELICE, R.; DUTRA DE FELICE, R.; JRAYJ DE MELO VICTORIA BARIANI, C.; SOUSA SANTOS, J.; DA SILVA CHAVES, W.; MARIO VICTORIA BARIANI, N.; RAQUEL BENDER, C. DESENVOLVIMENTO DE ESPECTROFOTOMETRO COM LED RGB E ARDUINO PARA FINS ACADÊMICOS. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 11, n. 2, 30 mar. 2020.