terça-feira, 29 de agosto de 2017

Espectro-fotômetro Android

Descreverei como construir um espectro-fotômetro portátil para uso com dispositivo Android.

O Problema.

Possuo um aquário plantado de 120l que desenvolveu uma infestação de algas verdes de dois tipos básicos: as filamentosas e as que cobrem as folhas das plantas impedindo a fotossíntese.
Depois de várias tentativas de controle biológico com o uso de plantas ávidas por nitiritos e nitratos adsorvidos na água do aquário, não obtive qualquer sucesso.
Fiz todos os testes ao meu alcance e tudo parecia normal.
Resolvi radicalizar e esvaziei o aquário. Fiz a assepsia e iniciei o ciclo novamente. Limpei o filtro Canister e todos os acessórios incluindo os aquecedores, bomba de circulação, sistema de CO2, tubulações etc.
Instalei um sistema de esterilização U.V. de 9w e 300l/h em série com a saída de água do Canister para o aquário. 
Ainda restava uma variável sem controle.
Qual o espectro da iluminação que estou utilizando?
Impossível confiar no espectro publicado pelo fabricante Chinês dos tubos de LED.

Em face do exposto resolvi montar um espectro-fotômetro. 

O Projeto.

O primeiro passo foi estudar o assunto. Para isso recomendo o material disponível aqui para quem quer deixar a brincadeira séria.
O segundo passo foi escolher o hardware. Achei vários modelos simples e alguns que, apesar de simples, requeriam uma impressora 3D. Acabei optando por este desenvolvido por um professor de química da Universidade de Tóquio:spectrometer plan pdf a explicação e utilização concisa está neste blog sangorrin blog.
O terceiro passo foi escolher o software. Há na rede várias opções, mas este foi o mais prático que encontrei é o SpectraUPB além de ter o link para download do APK para Android tem também os procedimentos de calibração para quando tudo estiver pronto. Em tempo, o aplicativo instalará automaticamente a biblioteca de análise de imagens necessária.
E por último foi iniciar:

A Montagem.

Material utilizado:
1- Folha de poliestireno de 1mm de espessura.
2- 1 DVD-R de 4.7Gb sem uso (tem que ser este de face simples, não serve o dual layer de maior capacidade).
3- 1 espelho fino. O mais fino que puder encontrar para que a espessura do vidro influencie o menos possível na difração do feixe que passa pelo "slit". Em postagem futura explicarei como metalizar uma lamínula de microscópio com alumínio para criar um espelho de espessura de alguns micrometros.
4- Estilete.
5- Tinta spray preta fosca.
6- Primer automotivo em spray.
7- Cola tipo super-bonder.
8- Fita crepe para mascarar os furos durante a pintura.
9- Capa de celular para o dispositivo Android que será usado.
10- Apontador de lápis duplo para fazer a janela do "slit" com suas duas lâminas.
11- Cola de contato. (Cuidado com os vapores exalados durante a cura!!!).
12- Marcador de ponta seca (prego afiado por exemplo). 
13- Caneta marcadora indelével de CDs.

Procedimento de construção:



Imprimir o material do segundo passo conforme acima, Ajuste a escala conforme indicado (50mm) e providencie a folha de poliestireno.

Coloque a folha plástica sobre uma caixa de luz, caso não tenha, use uma janela de vidro onde tenha iluminação natural por trás, prenda-a com fita adesiva. Coloque o desenho impresso sobre a folha plástica e marque os vértices do desenho com um prego afiado ou ferramenta de ponta seca.



Após marcar os pontos em baixo relevo, passe os dedos sobre a marcação para que se tornem visíveis. A poeira natural do ambiente se encarregará de marcar os pontos.

 Ligue os pontos com caneta marcadora de CDs e uma escala (régua, quem usa é costureira).

 Após marcar todas as linhas, inicie os cortes.


Depois de cortado o modelo, passe para a preparação dos itens internos. Primeiro o "slit" feito com as lâminas do apontador.

Cole uma delas em paralelo com a aresta da figura usando um esquadro e coloque um pedaço de papel entre a lâmina colada e a segunda lâmina para deixar um vão (fenda ou slit) de 0,10mm a 0,5mm. Lembre-se que quanto menor a fenda, melhor a resolução e menos luz passa para o conjunto óptico.




Prepare o espelho e a fatia de 1/8 de DVD conforme o plano impresso.

Depois de coladas as lâminas da fenda cubra-as com fita adesiva e faça o acabamento interno com primer automotivo e quando secar, aplique o preto fosco.







Deixe secar bem antes de tirar a máscara de fita adesiva da fenda.
Monte o 1/8 de DVD e o espelho conforme o plano impresso.
Feche tudo com cola super-bonder e monte a caixinha conforme abaixo.


 Coloque fita nos orifícios e pinte tudo com primer para dar o acabamento.

Providencie uma capa compatível com o equipamento que usará o APP SpectraUPB para fazer a leitura do histograma de cores do espectro visível.

Use cola de contato para fixar a caixa do espectro-fotômetro a capa do dispositivo.

 Pronto. Agora é encaixar o aparelho a montagem e começar a brincarcom o novo equipamento.