基于Arduino的邁克爾遜干涉儀的自動(dòng)測(cè)量裝置（入門(mén)）

作品的物理圖像：

這是最原始的安裝圖片。有點(diǎn)難看讓我們來(lái)看看。視頻是經(jīng)過(guò)優(yōu)化的圖片。

視頻顯示：

概述：

科學(xué)知識(shí)：不了解邁克爾遜干涉儀的同志，請(qǐng)單擊下面的鏈接：

米歇爾森干涉儀

總體設(shè)計(jì)思路：

總體思路非常簡(jiǎn)單，即計(jì)算機(jī)將指令發(fā)送給單片機(jī)，然后由單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。雙軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)邁克爾遜干涉儀的手輪和AB相位編碼器同時(shí)旋轉(zhuǎn)，感光模塊測(cè)量條紋變化的次數(shù)。然后計(jì)算編碼器測(cè)得的角度并將其轉(zhuǎn)換為距離實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成功！邁克爾遜干涉儀非常精確，但實(shí)驗(yàn)不便。該設(shè)備專(zhuān)用于減少人工勞動(dòng)并提高干涉儀的實(shí)驗(yàn)精度。

集成電路連接：

功能模塊介紹：

1.電源和連接部分

在旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力部分，我們使用了直流雙軸齒輪電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是扭矩大，可驅(qū)動(dòng)沉重的邁克爾遜干涉儀。它還具有雙軸輸出功率，可以直接連接到編碼器，并且干涉儀不需要非常復(fù)雜的傳輸設(shè)備，并且緩慢的旋轉(zhuǎn)可以使光敏模塊有足夠的響應(yīng)時(shí)間。

在連接邁克爾遜干涉儀的手輪時(shí)，我們使用了套筒連接方法。套筒用于覆蓋手輪。起初，使用螺釘固定頂部Ning，但是當(dāng)發(fā)現(xiàn)其較弱時(shí)，我們直接筆直拿起502并粘貼（每個(gè)人都謹(jǐn)慎使用502，看來(lái)外殼仍在頂部，可以不會(huì)被撬開(kāi)自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，但需要丙酮才能將其清除。

由于邁克爾遜干涉儀是一種非常精密的儀器，因此微小的振動(dòng)和抖動(dòng)將嚴(yán)重影響條紋并產(chǎn)生巨大的誤差。剛開(kāi)始時(shí)，我們使用的剛性鏈接無(wú)法完全同軸，并且通常會(huì)產(chǎn)生周期性的抖動(dòng)，這將是條紋的周期性模糊。后來(lái)，我們采用了編碼器聯(lián)軸器來(lái)解決此問(wèn)題。編碼器聯(lián)軸器就像彈簧一樣，可以吸收振動(dòng)并在非同軸條件下傳遞。使用后效果非常好。

注意兩個(gè)銀白色鋁制

由于電機(jī)有振動(dòng)并且實(shí)驗(yàn)室不是減震光學(xué)平臺(tái)，因此這些振動(dòng)將對(duì)條紋的定義產(chǎn)生巨大影響！軸向振動(dòng)被聯(lián)軸器吸收，在桌面放大的情況下，電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)會(huì)更加嚴(yán)重，而桌面受到的影響最大。為了減少?zèng)_擊，我們使用了最常見(jiàn)的泡沫并增加了三層護(hù)墊。效果出奇的好！ ！消光后敲動(dòng)電機(jī)不會(huì)影響條紋！ ！ ！

這款高端泡沫減震器

它在一開(kāi)始就被應(yīng)用了。視頻中的視頻是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的版本，其平臺(tái)支持填充了一塊泡沫

2.編碼器部分

我們使用600比例尺編碼器，這也是一種相對(duì)精確的儀器。由于它對(duì)角度非常敏感，因此需要將其完全固定在電動(dòng)機(jī)的定子上。我們使用了一個(gè)支架（實(shí)際上是由步進(jìn)電機(jī)支架進(jìn)行了改裝），然后使用了一個(gè)折斷的鋸片用502膠粘該支架和電機(jī)外殼（請(qǐng)注意上圖中的折斷的鋸片），這樣會(huì)變胖，呵呵。 AB相位編碼器的輸出是兩個(gè)方波，正向和反向輸出是不同的，并且可以使用Internet上最常用的中斷方法。

3.感光模塊部分

我們使用的是最簡(jiǎn)單的光敏電阻模塊。它是數(shù)字輸出。我們對(duì)光敏電阻做了基本的遮光處理，可以減少雜散光的影響，并且在測(cè)量時(shí)只需打開(kāi)光即可。

一開(kāi)始，我們想測(cè)量光敏模塊輸出中0和1變化的數(shù)量，然后除以2得到輸出條紋，并且在程序中更容易實(shí)現(xiàn)，但是在測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)我們只是用肉眼看著它。有兩個(gè)條帶，但是微控制器認(rèn)為已經(jīng)計(jì)數(shù)了50個(gè)條帶。我們將輸出信號(hào)連接到示波器，發(fā)現(xiàn)這種奇怪的抖動(dòng)！ ！

輸出信號(hào)不是我們期望的方波，但有嚴(yán)重的抖動(dòng)！ ！ ！

因此我們改變了思路，并按程序解決了這個(gè)問(wèn)題。

在此處進(jìn)行反跳時(shí)不能使用時(shí)間延遲，因?yàn)檫@將對(duì)編碼器數(shù)量產(chǎn)生巨大影響并帶來(lái)巨大的錯(cuò)誤！

請(qǐng)參閱附件以了解具體解決方案

4.也可以使用最常用的L298或繼電器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)。許多在線(xiàn)教程都不會(huì)詳細(xì)介紹這種使用方法。

5.藍(lán)牙模塊，最常見(jiàn)的藍(lán)牙從設(shè)備，因此可以用視頻中未使用的手機(jī)進(jìn)行控制。將藍(lán)牙的TX連接至Arduino uno的RX，uno的TX的RX，并將GND連接至VCC。請(qǐng)注意，使用計(jì)算機(jī)串行端口輸出或下載程序時(shí)，無(wú)法連接藍(lán)牙。

6.代碼

該代碼通過(guò)串行端口輸出測(cè)量結(jié)果，并將其直接轉(zhuǎn)換為距離。此外，該程序旨在消除收益差異。

請(qǐng)參閱附件以獲取特定代碼

7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及后續(xù)開(kāi)發(fā)和便攜性

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：我們進(jìn)行了最基本的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量激光波長(zhǎng)自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，其誤差為1. 4％，比原始實(shí)驗(yàn)的精度高5倍（關(guān)鍵是省力！無(wú)需人眼！ ）。這也證實(shí)了我們?cè)O(shè)備的穩(wěn)定性。

后續(xù)開(kāi)發(fā)：在微控制器上添加各種傳感器可以輕松地在邁克爾遜干涉儀上開(kāi)發(fā)更多功能，以進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)。如測(cè)量溫度和濕度對(duì)空氣折射率的影響等。并且在藍(lán)牙的基礎(chǔ)上，可以添加其他輸入和輸出設(shè)備（例如LCD顯示矩陣鍵盤(pán)）來(lái)完成該設(shè)備。

便攜性：這套設(shè)備具有很高的便攜性，只要它是用于光度法的旋轉(zhuǎn)儀器，就可以基本上移植，例如，只需很小的改動(dòng)就可以移植到光譜儀上。

附件的內(nèi)容包括：

整個(gè)電路連接的屏幕截圖

部分控制程序代碼

材料清單

此設(shè)計(jì)論文