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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

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Byl to Gandalf?

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

Sauron ist ein hochauflösender 4-Kanal Photodiodenverstärker, der mithilfe von geeigneten Photodioden die Strahlungsleistung einer Lichtquelle erfassen kann.

Více informací o tom, jaké jsou hlavní zprávy, které můžete získat z počítače. Nejlepší možnosti jsou Sauron, LCD displej, Joystick Playstation®, Joystick, Android, Android, Praktické uživatelské rozhraní. Spannungsversorgung erfolgt mithilfe von Batterien in einem Spannungsbereich von 6-12V.

Dieses Laserleistungsmessgerät kann in seiner günstigsten Form bereits für etwa 105 € hergestellt werden.

Krok 1: Desky Aufbau Des

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

Spannungsversorgung (mittig rechts): Die Versorgungsspannung wird durch Batterien im Spannungsbereich von 6-12V geliefert. Prohlédněte si LEGO® Batteriegehäuse für 6V Batterien verwendet werden. Čeká vás 9V-Blockbatterie klobouk, který se vám bude líbit. Spannungsversorgung ist ebenfalls über den USB Anschluss des Arduino möglich

Joystick (mittig): Der Joystick dient zur Bedienung des Menüs

Arduino Nano (odkazy): Auf diesem Board wurde als Mikroprozessor der Arduino Nano verwendet, welcher als Hauptprozessor für die Umrechnungsprozesse dient

• MyPhotometrics - Sauron (oben): Der Photodiodenverstärker Sauron nimmt die Strahlungsleistung einer Lichtquelle mithilfe von Photodioden auf und digitalisiert die Daten.
• TFT LCD displej (více, überlagert Sauron): Das Display stellt das Menü dar, in dem Einstellungen vorgenommen und die Messung gestartet werden kann.

• Bohrungen: Die Maße der Bohrlöcher sind so gewählt, dass diese mit denenines LEGO ® Bausteins kompatibel sind, um ein Gehäuse aus LEGO ®- Bausteinen anfertigen zu können und auch Sauron auf der Shuttle Platine zu befestigen.

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

Krok 2: Benötigte Bauteile, Platine Und Zubehör

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Hardware společnosti Sauron wird, wie im Projekt MyPhotometrics - Sauron beschrieben (Step 1-3), aufgebaut. Prohlédněte si Sauronovo řešení, které vám pomůže s výběrem 1 x 1 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 Displays empfehlen wir die Verwendung von zwei M2x18 Zylinderkopf Schrauben, sowie insgesamt sechs passenden Muttern. Nejčastěji se vyskytují problémy na Ebay nebo v einem Bau-oder Modellbaumarkt finden.

Unter OSH Park ist die Bestellung der Platine mit dem Button Order now möglich. Alternativní možnosti pro soubor LegoPhotometerBoard.brd jsou soubory runterladen und bei einem beliebigen anderen PCB-Fertiger in Auftrag geben.

Nejčastěji se jedná o Arduino Nano verwendet werden, um das kompakte Design beizubehalten und die Steckverbindungen des Arduino Nano nutzen zu können. Prinzipiell is allerdings die Verwendung fast jedes Mikrocontrollers als Steuereinheit möglich, sofern es sich um 5V Controller mit demselben Pin-Out handelt. Ansonsten is eswendig die Firmware auf eine abweichende Pinbelegung anzupassen.

Prinzipiell ist jegliche Art einer Photodiode mit dem Messsystem kompatibel. Vyberte si Nutzung von Dioden der Typen

• SFH-203-P oder
• OSD-50-5T

Die SFH-203-P ist die kostengünstige Lösung, die für einfache Anwendungen und Versuche ausreicht. Ztrácejte více času na Messugel aus LEGO® - Bausteinen durchgeführt werden, damit die Messung zu verwertbaren Ergebnissen führt. Das liegt daran, dass die active Fläche dieser Photodiode mit 1qmm meist kleiner ist als die Querschnittsfläche eines üblichen Laserstrahls. Některé z nich jsou Gandalfové, kteří si rádi poslechnou a posílají zprávy. V e -mailu Messkugel můžete nahrát všechny dostupné verze.

Der zweite ausgewählte Dioden Typ, die OSD-50-5T, zeichnet sich nicht nur durch ihre exzellente Empfindlichkeit aus, sondern leider auch durch einen sehr hohen Preis. Es sind häufig Angebote, z. B. bei Ebay, AliExpress usw., zu finden. Eine kurze Recherche dazu lohnt sich. Diode eignet sich mit einer aktiven Fläche von 50qmm für Messungen mit einer direkten Einstrahlung der Quelle, auch ohne Messkugel. Allerdings ist die Diode bereits bei Leistungen unter 1mW übersättigt und übersteuert aus diesem Grund bei der Messung konventioneller Laserpointer. Další informace o OSD-50 se dozvíte níže a budete mít přehled o všech profesích/ semiprofessionelle Laboreinsätze zu empfehlen.

Krok 3: Anfertigen Der Hardware

Die Platine wird mithilfe der Steckverbindungen bestückt. Ztratili jste vše, co potřebujete vědět o tom, jak to udělat?

Für das Anbringen und Anschließen der Pins des Displays über dem Photodiodenverstärker Sauron eignet sich die im zusammengestellten Warenkorb hinterlegte Buchsenleiste/ Header, damit genügend Abstand zwischen den Teilen entsteht. Podívejte se na naše hlavní stránky M2x16 mm a více Muttern zu fixieren.

Podívejte se na video krok za krokem, které můžete vidět od Gandalfa. Krok za krokem „Konfigurace Arduino“obsahuje informace o videu.

Další informace krok za krokem.

Krok 4: Konfigurace Arduino

Programmeerung mit dem Arduino cann die frei verfügbare Open Source IDE Arduino Software verwendet werden.

Die Datei Photometer.zip beinhaltet die zum Betrieb von Gandalf mit dem Arduino Nano notwendige Firmware. Diese Firmware erlaubt die Konfiguration und das Auslesen der Messdaten auf dem Display mithilfe der Steuerung via Joystick.

Die Datei Photometer.ino muss or Arduino Software auf den Controller gespielt werden.

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

Krok 5: Rozhraní Verwendung Der Kalibrierdaten Und Anwendung Benutzer

Alge Ernisbnis der Kalibriervorgänge stellen wir eine Tabelle beereit, mit der sich die von Gandalf gemessenen Counts einer Wellenlänge zuordnen lassen. Diese Tabelle ist für die SFH-203-P bereits in der Firmware hinterlegt. Die Tabelle für die OSD-50 muss dort nachgetragen werden.

Jaké jsou hlavní a další stránky v následujících tabulkách pro všechny fotodiody, které jsou nyní k dispozici pro více obrázků (více snímků obrazovky):

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

1. Více informací o Dummy najdete ve svém počítači Screenshot rot umrandete Zeile der Datei Interface.ccp zuzufügen.
2. Také mohou být upraveny Datei PdResponse.ccp. Jeho hlavní funkce, další kalibrierdaten enthält zugefügt. Dazu ist die Tabelle, wie im Beispiel der OSD-50 zu sehen, zu kopieren. Zukünftig bereitgestellte Kalibrier-Dateien können, wie am Beispiel der SFH-203-P zu sehen, an dieser Stelle eingetragen werden. Wichtig ist bei der Wellenlänge 785 nm zu beginnen und die jeweiligen Counts Zeile für Zeile einzutragen.
3. Zuletzt müssen dem Header PdResponse.h die wiederum rot umrandeten Zeilen zugefügt werden. Upravte program, stiskněte tlačítko Odeslat a nahrajte své Arduino.

Nejčastěji se zobrazují všechny možnosti zobrazení. Über dieses Menü erfolgt die Einstellung von Gandalf, sowie das Starten der Messung.

Punkte können mithilfe des Joysticks ausgewählt werden. Bewegungen nach rechts bestätigen den Menüpunkt und eine Bewegung nach links führt zurück/ stoppt die Messung. Uživatelské rozhraní je uživatelským rozhraním v blokovém diagramu.

Krok 6: Anfertigen Der Messkugel/ Anschluss Diode

Nejčastěji se jedná o fotodiody typů SFH-203-P, které jsou nejvýznamnějšími zprávami, optimálně Messergebnisse zu erhalten. Nejnovější zprávy jsou k dispozici, jsou k dispozici, jsou k dispozici od LEGO® Bausteinen aufgebaut. V ihrem abnehmbaren Deckel findet die Photodiode platz. Durch einen seitlichen Eingang der Messkugel wird die einstrahlende Lichtleistung gemessen.

Vyplňte tuto zprávu. Vaše fotodioda a další funkce Koaxialkabel s následujícími fotografiemi (více fotografií):

• Falls vorhanden, ein Stück Schrumpfschlauch auf das Kabel schieben, um 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. Um einen Kurzschluss vorzubeugen, kann der verdrillte Außenleiter in soweit gekürzt werden, dass ein Berühren nicht möglich ist.
• Die Anschlüsse der Diode können ebenfalls so gekürzt werden, dass sie optimal an die Leiter anzubringen ist
• Diode mithilfe von Lötzinn und Lötkolben befestigen. Der lange Pin (Anode) wird dabei mit dem Außenleiter verbunden, der kurze (Kathode) mit dem Innenleiter.
• Zum Schluss den Schrumpfschlauch über die Lötstelle ziehen und erhitzen, bis er den Anschluss ummantelt.

Solární panel s příslušenstvím SMA-Buchsen ausgestattet sein, genozs, die Diode richtig herum im Anschluss zu platzieren (Foto).

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

Krok 7: Wissenswertes - Prozess Zur Kalibrierung

Zemřeli jsme, když jsme se dostali k nám, jsme Gandalf gültige Messergebnisse liefern kann, wurden mit umfangreichen Messreihen angefertigt. Gandalf soll die Leistung von Lasern messen können, die sich in

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

unterscheiden. Aus diesem Grund war es notwendig die Messreihen mit verschiedenen Lasern als Lichtquellen und in verschiedenen Messbereichen durchzuführen. Wir haben hierbei Wellenlängen von typischerweise erhältlichen Lasern im sichtbaren Spektralbereich verwendet. Verze Der Kalibrierungsprozess má následující:

1. Nejlepší fotodioda s různými možnostmi Lasern der Wellenlängen

   • 405 nm (fialová)
   • 445 nm (modrá)
   • 488 nm (azurová)
   • 532 nm (zelená)
   • 568 nm (gelb)
   • 632, 8 nm (rot)
   • 670 nm (tiefrot)
   • 785 nm (Grenze sichtbarer Spektralbereichs/Infrarot)
2. Messung mit Sauron- Die Leistung der Lichtquelle wurde bei jeder Messung so eingestellt, dass Sauron etwa 30.000 Counts zählt. Da Sauron Counts im Bereich von 0 und 65.536 (16Bit ADC) erfassen kann, erwies sich der angepeilte Wert von 30.000 Counts als praktisch. Takže können sich die Messdaten um diesen Bereich bewegen, ohne die Photodiode in den Sättigungsbereich oder nicht messbaren Bereich zu führen.
3. Messung mit hochwertigem Leistungsmessgerät - Nach jeder Messung wurde Sauron gegen ein sehr hochwertiges kommerziell erhältliches Messgerät ausgetauscht, um die Leistung zu ermitteln. Jedná se o hlavní hierarchii oborového manažera firmy. Die Einstellung der Lichtquelle blieb unverändert. Dokumentace k jedné dokumentaci k 8 laserovým diodám s denním zpožděním Počty Sauron und der zugehörigen ermittelten Leistung des Leistungsmessgeräts.
4. Annähern des Messverhaltens mittels Polynom - An die erhaltenen Messdaten wurden Polynome angepasst. Polymerní polynomy Interpolace kalibrierdaten auf nicht gemessene Wellenlängen. Hiermit können wir auch bei Wellenlängen sinnvoll messen, bei 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 nA
• 5120 nA

wiederholt werden. Hiermit verringern wir den Einfluss von Nicht-Linearitäten beim Umschalten der verschiedenen Verstärkungsbereiche. Dabei sollte sich jede Messung möglichst den angestrebten 30.000 Counts nähern. Zatracený balíček Sauron einen Bereich verschiedener Sensitivitäten ab.

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

V přehledu Anleitung zum Aufbau von Gandalf is oft die Rede von bestimmten Wellenlängen. Aber was ist das überhaupt?

Als Licht wird in der Physik ein Bereich elektromagnetischer Strahlung bezeichnet, der mit dem Auge sichtbar ist. Dieser befindet sich in einem Wellenlängenbereich von etwa 380-780 nm. Das Auge fasst die verschiedenen Wellenlängen als Farben anfangend bei violett (380nm) über blau, grün, gelb und rot (780nm) auf.

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 = 299,779,458 m/s); und λ = Wellenlänge der Strahlung.

Ein "blaues" Photon enthält also mehr Energie als ein "rotes" Photon (deswegen bekommt man auch nur von UV-, also ultrafialetter, Strahlung mit sehr kurzen Wellenlängen Sonnenbrand). Podívejte se na to, jak Photonen umírá na Lichtquelle pro Sekunde aussendet. Eine Lichtquelle mit 1W Leistung im violetten Spektralbereich gibt also weniger Photonen pro Sekunde ab, ass eine Lichtquelle im roten Spektralbereich.

Die Erzeugung des Photodiodenstroms (welchen wir messen) hängt von der Anzahl der einfallenden Photonen ab. Jedes Photon erzeugt in einer Photodiode idealerweise ein Elektron-Loch-Paar. In der Praxis gehen einige Elektron-Loch-Paare verloren. 100 fotonových erzeugenů tak bspw. 60 Elektronen-Loch-Paare. Eine sinnvolle Zuordnung dieser Anzahl von Elektronen-Loch-Paaren zu einer Lichtleistung erfordert daher die Kenntnis der Wellenlänge der einfallenden Photonen.

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