Com o amperímetro montado, os programas carregados e rodando, é necessário realizar uma série de teste e ajuste para o correto funcionamento do kit FOTODUINO.
Sempre é prudente conetar ou desconectar qualquer placa ou caixa de lâmpadas no kit com o amperímetro desligado e o cabo USB desconectado para evitar danos aos componentes eletrônicos devido a descargas eletrostáticas.
O primeiro indicativo de funcionamento pode ser percebido logo que se conecta o amperímetro no computador, com o cabo USB, ouvese um zumbido característico do indutor da fonte de alta tensão. Este zumbido é perceptível mas deve ser não muito elevado. Se você ouvilo, provavelmente a fonte de alta tensão está oscilando e gerando a tensão necessária ao perfeito funcionamento do amperímetro. Para ter certeza de que está tudo correto, faça um teste ( Cuidado com choques elétricos
) com um voltímetro entre o aterramento (ponta negativa) e
o catodo do diodo retificador da fonte (ponta positiva). O catodo é o terminal ligado ao resistor de 4,7 MΩ, na figura abaixo detalhamos essa conexão.
Figura 95 Detalhe do ponto de medição de alta tensão.
Abaixo detalhamos o catodo do diodo no diagrama esquemático facilitando a identificação de terminal. O fio preto é ligado ao aterramento e serve de conexão para o terra do multímetro. Figura 96 Detalhe do catodo do diodo (ponto de medição de AT)
Pode ser necessário testar mais de um indutor ou transistor de chaveamento antes da montagem final. Para isso recomendase a montagem em
protoboard que facilita a troca dos componentes. A figura abaixo mostra um teste
feito com um Arduino Nano e um multímetro digital na escala de 1000V. Neste teste conseguiuse tensões próximas a 300V o que é suficiente para o experimento desejado.
Figura 97 teste de uma fonte AT em protoboard.
Nesse teste é possível alterar os parâmetro de configuração do pulso PWM de modo a conseguir modificar, aumentando ou diminuindo, a tensão de saída. Para isso alterase os número associados às variáveis OCR2A e OCR2B na parte do código representada abaixo.
TCCR2B = _BV(CS22);
OCR2A = 180; //variaveis de configuracao de pwm altere para modificar a tensao OCR2B = 50;
Substituindo os valores 180 e 50 por outros valores e recarregando o código no Arduino podese gerar configurações mais eficientes. Para mais informações acerca da configuração das portas PWM do Arduino Uno verifique o sítio https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SecretsOfArduinoPWM .
Com a fonte AT funcionando, podemos verificar a leitura do amperímetro. Para isso desconecte o cabo USB e certifiquese que a chave do amperímetro está na posição desligado. Inicialmente conecte a grade e a placa nos respectivos conectores e reconecte o amperímetro na USB, ligandoo. Inicie o aplicativo e aguarde a estabilização do sinal e clique no auto ajuste. A linha no gráfico deve ficar aproximadamente constante. Em seguida insira um fósforo aceso entre a grade e a placa. A presença dos íons e a diferença de potencial entre as placas deve elevar da linha do gráfico indicando há corrente entre a grade e a placa. Se isso ocorrer o amperímetro e a fonte estão funcionando corretamente.
A figura abaixo mostra o comportamento da linha com a colocação do fósforo e posterior retirada. percebese que a presença do plasma é detectada com facilidade (guia no apêndice C). As pequenas oscilações à esquerda e à direita da figura são oscilações do campo eletrostático em volta das placas e interferências eletromagnéticas.
Figura 98 Comportamento da curva no experimento com plasma.
O teste do plasma demostra o funcionamento da fonte AT, do amperímetro, do Arduino e de parte da interface gráfica. para testar o
funcionamento das lâmpadas realizase o teste com o roteiro do efeito fotoelétrico (apêndice C) descrito a seguir.
Obs: A umidade é crítica em experimentos com eletricidade. Aqui em especial promove fugas de corrente que comprometem as medidas e induzem o operador a pensar que o aparelho não funciona. Para evitar problemas sugerese o uso de um secador de cabelos ou soprador térmico em todas as partes, principalmente o amperímetro, antes do uso.
Como último teste, desligue e desconecte tudo que possa estar ligado, monte a caixa das lâmpadas no suporte e conecte o cabo de alimentação das lâmpadas, retire e lixe a placa e a grade para limpar as impurezas deixadas pelo plasma, monteas novamente, reconecte o cabo USB, religue o amperímetro e reinicie o aplicativo. Ligue e desligue cada uma das lâmpadas observando seu funcionamento.
Com o amperímetro testado e funcionando é recomendável que o professor realize os experimentos antes dos alunos para ter certeza que tudo funcionará bem. Para isso e, a título de orientação, apresentamos os resultados típicos dos experimentos propostos. As imagens a seguir mostram o aspecto da curva obtida em um experimento com o plasma ionizado (apêndice C), na primeira, sem o ajuste automático de escala e, na segunda, com o ajuste automático. O ajuste automático de escala é feito com um clique na palavra auto e produz um zoom
na curva do gráfico. como efeito colateral temos o aumento do efeito da
interferência, pequenas oscilações. A primeira imagem mostra apenas o momento em que o fósforo aceso é colocado entre as placas (observado na subida da curva). Na segunda temos a subida e a descida, momento em que se põe e depois se tira o fósforo ou a chama se apaga.
Figura 99 Subida da curva obtida em um experimento com plasma ionizado, sem o ajuste automático, momento em que o fósforo é inserido. Figura 100 Comportamento da curva no mesmo experimento, com o ajuste automático, no momento em que o fósforo é inserido e depois retirado.
No experimento com o efeito fotoelétrico o comportamento da curva é semelhante, elevandose no momento em que se acende e, descendo, no momento que se apaga a lâmpada UVC. Nas demais lâmpadas não se espera nenhuma alteração além das flutuações causadas pelas fontes de interferência. A figura acima mostra bem essas pequenas flutuações.
Caso algum problema seja detectado durante os testes, elencamos algumas possibilidades de solução no capítulo seguinte. Confiantes em seu sucesso, se tudo estiver funcionando perfeitamente é possível adiantarse para a sequência didática mais abaixo.