MyPhotometrics - Gandalf: Leistungsmessgerät Зур Messung Von Lasern Im Sichtbaren Bereich Auf Basis Von "Sauron": 8 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

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Гэндальф байсан уу?

Gandalf is eine Stand -Alone Lösung für die portable Bestimmung von Laserleistung auf Basis von MyPhotometrics - Sauron.

Саурон бол 4-сувгийн гэрэл зургийн эх сурвалж, гэрэл зургийн эх сурвалж, гэрэл зургууд Strahlungsleistung einer Lichtquelle erfassen канн.

Mit der Erweiterung Gandalf is es mggliich Messungen is one of the way to buy Verbindung zum Компьютерийн компьютерууд болон нас барсан gemessene Laserleistung anzuzeigen. Sauron -ийн хамгийн сайн сонголт, LCD дэлгэц, Playstation® Joystick, Трэйпплэйнт машин, Ардуино Нано, Хэрэглэгчийн интерфейсийг ашиглах боломжтой. Spannungsversorgung erfolgt mithilfe von Batterien-ийг Spannungsbereich von 6-12V дээр үзнэ үү.

Үгүй Laserleistungsmessgerät kann in seiner günstigsten Form for aere for faw etwa 105 € hergestellt werden.

Алхам 1: Aufbau Des Boards

Die Platine is so gestaltet, dass die einzelnen Bauteile gesteckt werden können und das Modul Sauron einfach zu integrieren ist.

Spannungsversorgung (mittig rechts): 6-12V geliefert-ийн Баттерен импраннгсберн дэргэдэх хувилбар. Энэ бол LEGO ® батерейны хувьд 6V батерей юм. Der Gebrauch einer 9V-Blockbatterie hat sb ebenfalls bewährt. Spannungsversorgung бол USB Anschluss des Arduino -ийн хамгийн сайн үр дүн юм

Joystick (mittig): Der Joystick нь Bedienung des Menüs -ийг өөрчилдөг

Ардуино Нано (холбоосууд): Auf diesem Board нь Mikroprozessor der Arduino Nano -ийг ашиглахаас гадна Hauptprozessor -аас гадна Umrechnungsprozesse -ийг сонгоно

• MyPhotometrics - Саурон (зураг): Гэрэл зургийн үйлчилгээ үзүүлэгчид Саурон ямар ч байсан үлдэх болно Lichtquelle mithilfe von Photodioden auf und digitalisiert Daten.
• TFT LCD дэлгэц (дэлгэц, дэлгэцийн зураг): Das Display нь маш олон янзын дэлгэцэн дээр байдаг бөгөөд энэ нь таны компьютерийг ашиглах боломжийг олгодог.

• Bohrungen: Maße der Bohrlöcher маш ихээр ялгарч, LEGO ® Bausteins-ийг нэгтгэж, Gegäuse aus LEGO ®, Bausteinen anfertigen zu können und auch Sauron auf der Shuttle Platine zu befestigen-ийг сонгоно уу.

(Hinweis: Да die Daten auf dem Display angezeigt werden, is es nur notwendig die Schritte 1-3 des Projekts MyPhotometrics - Sauron zu befolgen.)

Алхам 2: Benötigte Bauteile, Platine Und Zubehör

Зааварчилгаа нь Bauteile benötigt, to unter bei exp-tech.de bestellt werden können (Thumb Joystick und Adafruit Display).

Die Hardware von Sauron wird, wie im Projekt MyPhotometrics - Sauron beschrieben (1-3 -р алхам), aufgebaut. Die Befestigung von Sauron Molglichkeit mit zwei Rundplatten 1x1 von LEGO ® erfolgen.

(Hinweis: Die Platine von Sauron hält auf der Gandalf-Platine auch aufgrund der Lötung. Die Lötstelle wird jedoch ohne die zusätzliche Befestigung mehr beansprucht.)

Zur Befestigung des Дэлгэц дээр харуулав. Энэ нь Ebay-ийн хамгийн том асуудлуудын нэг юм.

Unter OSH Park is die die Bestellung der Platine mit dem Button Захиалга өгөөрэй. LegoPhotometerBoard.brd файлыг ажиллуулахын тулд Auftrag geben дээр PCB-Fertiger ашиглах боломжтой.

Нэгдүгээрт, энэ нь Arduino Nano -ийн хамгийн том хувилбаруудын нэг бөгөөд дизайны дизайны хувьд маш чухал юм. Prinzipiell is allerdings нас бардаг хурдан jedes Mikrocontrollers als Steuereinheit möglich, sofern es sich um 5V Controller mit demselben Pin-Out handelt. Ansonsten is es notwendig die Firmware auf eine abweichende Pinbelegung anzupassen.

Prinzipiell is the jegliche Урлаг, гэрэл зургийн систем нь Messsystem -ийн хамгийн том хувилбар юм. Нутцунг фон Диоден дер Типенийг эмпфехлен нас баржээ

• SFH-203-P
• OSD-50-5T

Die SFH-203-P is die kostengünstige Lösung, die für einfache Anwendungen und Versuche ausreicht. LEGO ® -ийг дөнгөж дөнгөж дуусгавар болгоорой. Үнэн хэрэгтээ, фото зургууд нь 1кмм хэмжээтэй байж болно. Гомдсон хүн бол Gandalf nur einen Teil der emittierten Strahlung aufnehmen und messen. Дотор нь Messkugel kann nahezu үхэх gesamte Strahlung verarbeitet werden.

Dioden Typ, OSD-50-5T, zeichnet sich nicht nur durch ihre exzellente Empfindlichkeit aus, sondern leider auch durch einen sehr hohen Preis. Анжеботе, з. Б. Ebay, AliExpress usw., zu finden. Eine kurze Recherche dazu lohnt sich. Die Diode eignet sich mit einer aktiven Fläche von 50qmm for Messungen mit einer direktor Einstrahlung der Quelle, auf ohne Messkugel. Alerdings is die Die to beere bei bei leistungen to 1mW umbersättigt und übersteuert aus diesem Grund bei der Messung conventioneller Laserpointer. Die Verwendung der OSD-50 ist deshalb und aufgrund ihres hohen Preises nur für professionalelle/ semiprofessionelle Laboreinsätze zu empfehlen.

Алхам 3: Anfertigen Der Hardware

Die Platine mithilfe der Steckverbindungen bestückt. Die einzelnen Steckverbinder sollten durch Lötungen mit den Kontakten verbunden werden (z. B. mit solch einem Lötkolben und Lötdraht).

Fur das Anbringen und Anschließen der Pins des Displays on all photodiodenverstärker Sauron auf a sie die zusammengestellten Warenkorb hinterlegte Buchsenleiste/ Header, damit genügend Abstand zwischen den Teilen entsteht. Die andere Seite is a mit Gewindeschrauben der Maße M2x16mm and passenden Muttern zu fixieren.

Видео бичлэгийг үзэх нь алхам алхмаар хийгдэх болно Zusammenbau von Gandalf. Нэмэлт алхам бол "Arfigino -ийг тохируулах" бөгөөд энэ нь видеог үзэх боломжийг олгодог.

Hier geht es zur Алхам алхмаар зааварчилгаа.

Алхам 4: Arduino -ийн тохиргоо

Нэмэлт програм хангамж нь нээлттэй эх сурвалжийн IDE Arduino програм хангамжийн програм хангамж юм.

Datei Photometer.zip програмыг өөрчилнө үү. Diese Firmware нь Joystick -ээр дамжуулан Mfigilfe der Steuerung -ийг харуулна.

Date Datei Photometer.ino muss arder Arduino Software auf den Controller gespielt werden.

(Hinweis: Photometer.ino benötigt restlichen Header- und Arduino Files, үхэх Ordner hinterlegt sind, Photometer.ino nicht alleine verschoben/ abgespeichert werden sollte.)

Алхам 5: Интернэт холболт

Als Ergebnis der Kalibriervorgänge stellen wir eine eel eine Tabelle bereit, mit der sich die von Gandalf gemessenen Тооллогууд Wellenlänge zuordnen lassen. Diese Tabelle нь SFH-203-P програм хангамжийн програм хангамжийг ашиглах боломжтой юм. Die Tabelle für die OSD-50 muss dort nachgetragen werden.

Зохиогчийн эрх хуулиар хамгаалагдсан болно.

Zur Veranschaulichung legen wir die Photodiode "Dummy" im Programm and.

1. Firm den Menüeintrag von Dummy is die die Дэлгэцийн агшинд ялзрах нь Zeile der Datei Interface.ccp zuzufügen.
2. Бусад нь Datei PdResponse.ccp -ийг өөрчилнө. Энд юу хийх ёстой вэ гэхээр Funktion, Kalibrierdaten entält zugefügt. Дабу бол Диабел, OSE-50-ийн цэснээс өөр зүйл биш юм. Zukünftig bereitgestellte Kalibrier-Dateien können, wie am Beispiel der SFH-203-P zu sehen, a dieser Stelle eingetragen werden. Wifhtig ist bei der Wellenlänge 785 nm zu beginnen and die jeweiligen Counts Zeile für Zeile einzutragen.
3. Zuletzt müssen dem Header PdResponse.h die wiederum rot umrandeten Zeilen zugefügt werden. Хөтөлбөрийг өөрчилснөөр програмыг байршуулах товчлуур нь Arduino -г ашиглах боломжтой болно.

Mit dem Anlegen der Versorgungsspannung öffnet sich das Menü auf dem Display. Үер нас барагсдын дараа Einstellung von Gandalf нас барж, Starten der Messung.

Die to einzelnen Punkte können mithilfe des Joysticks ausgewählt werden. Bewegungen nach rechts bestätigen den Menüpunkt und eine Bewegung nach links führt zurück/ stoppt die Messung. Хэрэглэгчийн интерфэйс нь Blockdiagramm -ийн хамгийн чухал хэсэг юм.

Алхам 6: Anfertigen Der Messkugel/ Anschluss Diode

Гэрэл зургийн төрөл нь SFH-203-P төрөл юм. Мэдээлэл авах боломжгүй, гэхдээ энэ нь LEGO ® Bausteinen aufgebaut юм. Деккелийн хувьд Photodiode platz үхэх болно. Хичээл хийх нь маш чухал юм.

Die Anfertigung der Messkugel wird im Instructible vorgestellt. Анбрингунг фотодиод болон бусад функцуудыг ашиглана уу (фото зураг):

• Falls vorhanden, ein Stück Schrumpfschlauch auf das Kabel schieben, die Lötstelle später zu ummanteln
• Ummantelung des Koaxialkabels entfernen, beispielsweise mit einem Cuttermesser
• Außenleiter vom Innenleiter trennen und die Ummantelung des Innenleiters entfernen
• Einen Teil der Außenleiter Fasern verdrillen, Den Rest kürzen
• Die Innen- und Außenleiter dürfen sich nicht berühren. Төгсгөлд нь Kurzschluss vorzubeugen, kann der verdrillte Außenleiter in Совеит gekürzt werden, dass ein Berühren nicht möglich ist.
• Die Anschlüsse der Diode können ebenfalls so gekürzt werden, dass sie optimize and die Leiter anzubringen ist
• Die Diode mithilfe von Lötzinn und Lötkolben befestigen. Pin lang Pin (Anode) wird dabei mit dem Außenleiter verbunden, der kurze (Kathode) mit dem Innenleiter.
• Zum Schluss den Schrumpfschlauch энд Lötstelle ziehen und erhitzen, bis er den Anschluss ummantelt гэх мэт.

Sollte Sauron mit Akku-Anschlusskabeln anstelle der SMA-Buchsen ausgestattet sein, unügt es, die Diode richtig herum im Anschluss zu platzieren (Зураг).

(Hinweis: Der Anschluss der Diode erfolgt unbedingt wie beschrieben. Beim Verpolen der Diode geht zwar nichts kaputt, Gandalf funktioniert dann aber nicht.)

Алхам 7: Виссенсвертес - Прозесс Зур Калибриерунг

Tabellen, үхэхээс өөр аргагүй болно, Gandalf gültige Messergebnisse худлаа ярина уу, ямар ч хамаагүй Messreihen angefertigt. Gandalf soll Leistung von Lasern messen können, die sich in

• Wellenlänge einem Bereich von 405 -785nm
• und Leistung

тэмдэглэлгүй. Aus diesem Grund war es notwendig die Messreihen mit verschiedenen Lasern alls Lichtquellen und in verschiedenen Messbereichen durchzuführen. Хязгаарлагдмал сайн мэдээлэл олж авах боломжтой болно. Der Kalibrierungsprozess verlief wie folgt:

1. Bestrahlung der Photodiode mit acht versasedenen Lasern der Wellenlängen

   • 405 нм (ягаан)
   • 445 нм (бла)
   • 488 нм (хөх)
   • 532 нм
   • 568 нм (гель)
   • 632, 8 нм (ялзрах)
   • 670 нм
   • 785 нм (Grenze sichtbarer Spektralbereichs/Infrarot)
2. Messung mit Sauron- Die Leistung der Lichtquelle, Messung so Message so eingestellt, dass Sauron, өөрөөр хэлбэл 30.000 Тооцоолох боломжтой. Да Саурон тоонууд im Bereich von 0 und 65.536 (16Bit ADC) мэдээллийн эх сурвалжууд байдаг бөгөөд эдгээр нь 30,000 тооллогын програмууд юм. Тиймээс, Messdaten um diesen Bereich bewegen, ohne die Photodiode in den Sättigungsbereich oder nicht messbaren Bereich zu führen.
3. Messung mit hochwertigem Leistungsmessgerät - Ямар ч байсан Messung wurde Sauron gegen ein sehr hohwertiges kommerziell erhältliches Messgerät ausgetauscht, мөн Leistung zu ermitteln. Мессежийн талбарын мастер дер Фирма Когерент. Die Einstellung der Lichtquelle blieb unverändert. Баримт бичгийг бүрдүүлэх баримт бичиг 8 Laserdioden mit ermittelten Тоон фон Саурон ба дер зугехёриген Leistung des Leistungsmessgeräts.
4. Annähern des Messverhaltens mittels Polynom - Полиномын үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Polymome erlauben үхэх Interpolation дер Kalibrierdaten auf nicht gemessene Wellenlängen. Hiermit können wir auch bei Wellenlängen sinnvoll messen, be denen kein Referenzlasersystem zur Verfügung stand.

5. Wiederholung für verschiedene Messbereiche - Damit ein breiter Bereich von Leistungen für die verschiedenen Wellenlängen abgedeckt werden kann, sollte jede Messreihe für die verschiedenen verfügbaren Messbereiche

• 20 nA
• 80 nA
• 320 nA
• 1280 нА
• 5120 nA

wiederholt werden. Hiermit verringern wir den Einfluss von Nicht-Linearitäten be Umschalten der verschiedenen Verstärkungsbereiche. Нэмэлт мэдээлэл авахын тулд 30,000 тоолох боломжтой. Damit deckt Sauron einen Bereich verschiedener Sensitivitäten ab.

Алхам 8: Wissenswertes - Wieso Geht Es Bei Der Leistungsmessung Um Wellenlängen?

Нэвтрүүлгийн явцад Aufbau von Gandalf ихэвчлэн үхдэг. Aber is das überhaupt байсан уу?

Алс Лихт физикийн хувьд цахилгаан соронзон сүлжээнд холбогдсон байна. Dieser befindet sich in einem Wellenlängenbereich von etwa 380-780 нм. Das Auge нь нас барахаасаа өмнө маш сайн (380nm) өндөр, 7, 8 мм -ийн урттай (780нм) хэмжээтэй байдаг.

Die Energie eines Photons berechnet sich über:

E = h*f

mit h = Planck'sches Wirkungsquantum (h = 6, 62606896*10^−34 Js.); und f = Frequenz der Strahlung

f = c/λ

mit c = Lichtgeschwindigkeit (c = 299.792.458 м/с); und λ = Wellenlänge der Strahlung.

Фотон нь "ялзардаг" Фотон (мөн хэт ягаан туяа, хэт ягаан туяа, Wellenlängen Sonnenbrand) нарны гэрэл ялгаруулдаг. Die Leistung einer Lichtquelle, бусад нь Photonen дизайны Lichtquelle дэмждэг. Eine Lichtquelle mit 1W Leistung im violetten Spektralbereich gibt мөн Photonen дэмжигчдийн дунд, мөн адил Lichtquelle im roten Spektralbereich.

Erzeugung des Photodiodenstroms (welchen wir messen) -ийг олж аваарай. Жедес Фотон нь Photoniode-ийг электрон-Лох-Паар дээр ашиглахад тохиромжтой. Цахилгаан-Loch-Paare-ийн нэр томъёо. 100 Photonen erzeugen so bspw. 60 Электронен-Лох-Пааре. Зуунднуг нас барсан хүн Анзахл вон Электронен-Лох-Паарен лицензтэй болно.

Genau deshalb is es wichtig, dass die Wellenlänge der zu messenden Lichtquelle bekannt ist, um die Leistung berechnen zu können.