Hallo,
hin und wieder könnte ich mal ein Spektrometer gebrauchen, mit dem man
LED-Lampen, Einzel-LEDs und RGB-LEDs vermessen kann.
Das ganze muss nicht hochpräzise sein, aber schon einigermaßen
zuverlässig von den Messwerten her (eben für den Hobbybereich).
Beim Googlen habe ich das hier gefunden:
'ELV Farb-Spektrometer mit Vishay-Sensor RGBW200, Komplettbausatz'
https://www.elv.de/elv-farb-spektrometer-mit-vishay-sensor-rgbw200-bausatz.html
Kennt jemand dieses Gerät? Kann man damit wirklich echte Farbspektren
für den sichtbaren Bereich erstellen (der Sensor ist wohl nur für Rot,
Grün und Blau empfindlich, kann er dann auch Gelb detektieren)?
Gibt es ansonsten andere Selbstbau- oder Fertiggeräte oder auch
Selbstbauprojekte für Spektrometer in der Preisklasse bis ca. 100€?
Viele Bastelgrüße
Kim schrieb:> Spektrometer gebrauchen, mit dem man LED-Lampen, Einzel-LEDs und> RGB-LEDs vermessen kann.
Also intetessiert dich bloss das sichtbare Licht.
Das ist natürlich viel einfacher als ein echtes Spektrometer.
Ein Prisma bzw. Grating vor einer Kanera reicht schon. Manche Leute
nutzen ihr Smartphone dafür, aber einfache USB Kameras sind billig und
länger benutzbar als die 2 Jahre für die ein Smartphone gebaut wird.
Bleibt die Kalibrierung, mit einem Strahker bekannter Intensität, und
Wellenlängen bekannter Position. Eine Glühlampenspektrum hängt von der
Spannung ab, Wasserstoffabsorptionslinien sind zu fein. Mehrbanden
Leuchtstoffröhren sind vielleicht ausreichend.
MaWin schrieb:> Ein Prisma bzw. Grating vor einer Kanera reicht schon. Manche Leute> nutzen ihr Smartphone dafür, aber einfache USB Kameras sind billig
Zeig doch mal bitte.
Oh Mann. Wenn der "echte" MaWin sich mal anmelden würde könnte man das
Fake ausblenden - ich glaube nicht dass der "echte" MaWin so etwas
schreiben würde.
[MOD: trotzdem war das vom originalen MaWin]
MaWin schrieb:> Johann J. schrieb:>> Zeig doch mal bitte.>> https://www.ipp.mpg.de/handyspektrometer
Ist das nicht eher ein simples Spektroskop, statt Spektrometer, welches
auch mehr oder weniger exakt die Strahlungsleistung pro Wellenlänge
misst? Also eine quantitative Analyse darstellt.
Ein fertiges Spektroskop bekommt man für sehr wenig Geld, meines habe
ich vor ~10 Jahren für 30 € gekauft. Und damit unter anderem die oben zu
sehenden Spektren aufgenommen, die ja wohlgemerkt keine richtige
quantitative Analyse erlauben.
Die letzten beiden Bilder sind von meinem Selbstbau-Spektroskop von
2006, Pappröhre mit Schlitz und alter CD als Beugungsgitter.
MaWin schrieb:> https://www.ipp.mpg.de/handyspektrometer
Es analysiert sichtbares Licht im Wellenlängenbereich von etwa 400 bis
750 Nanometer.
Je nachdem, was das "Smartphone" kann.
Witzbold, eindeutig nicht der "echte" MaWin, der hat deutlich mehr
"Tiefgang".
MaWin schrieb:> Eine Glühlampenspektrum hängt von der Spannung ab,
Es sollte aber auf jeden Fall kontinuierlch sein. Zeigt Dein (TE)
Spektrometer da Einbrüche, misst es falsch.
J. S. schrieb:> Ist das nicht eher ein simples Spektroskop, statt Spektrometer
Natürlich ist das ein Spektrometer, die Helligkeit pro Spektrallinie
steckt doch im Photo.
Nur muss man es kalibrieren, und der Kamera eine automatische Belichtung
verbieten.
MaWin schrieb:> J. S. schrieb:>> Ist das nicht eher ein simples Spektroskop, statt Spektrometer>> Natürlich ist das ein Spektrometer, die Helligkeit pro Spektrallinie> steckt doch im Photo.>> Nur muss man es kalibrieren, und der Kamera eine automatische Belichtung> verbieten.
Na dann! Viel Erfolg bei diesem Vorhaben. Man muss es ja "nur"
kalibrieren.:D
MaWin schrieb:> Ein Prisma bzw. Grating vor einer Kanera reicht schon.
Ein wesentlicher Unterschied ist, dass bei einem Gitter als dispersives
Element die Lage der Linien durch einen einfachen mathematischen
Zusammenhang mit der Wellenlänge gegeben ist, während die Dispersion
eines Prismas von der Glassorte und somit in komplizierter Weise von
materialspezifischen Eigenschaften abhängt.
Auf diese Weise braucht man die Justage der Wellenlängenskala eines
Gitterspektrometers nur an ein oder zwei leicht zugänglichen und
bekannten Wellenlängen (z.B. Hg-Linien einer Leuchtstofflampe oder
Flammenfärbung mit NaCl) zu überprüfen, während die
Wellenlängenkalibrierung eines Prismenspektrometers die Möglichkeiten
der meisten Bastler übersteigen wird.
Die spektrale Emfindlichkeit des Sensors ist am schwersten zu bestimmen.
Am einfachsten nimmt man die Empfindlichkeitskurve die der Hersteller
des Chips angegeben hat, oder man kalibriert mit einer Halogenlampe,
weil der Wolframdraht ein ganz passable grauer Strahler ist.
Bei beiden Methoden muss man aber mit merklichen Fehlern rechnen.
Kim schrieb:> Kennt jemand dieses Gerät? Kann man damit wirklich echte Farbspektren> für den sichtbaren Bereich erstellen (der Sensor ist wohl nur für Rot,> Grün und Blau empfindlich, kann er dann auch Gelb detektieren)?
Das ist kein echtes Spektrometer, mit dem man die Wellenlängen von Licht
bestimmt, sondern ein Filterphotometer, das i.W. die
Augenempfindlichkeit nachbildet.
Gelb kann es also genau wie das Auge, durch die unterschiedlichen
Anteile von Rot,Grün,Blau erkennen, aber genau wie das Auge kann man
damit nicht entscheiden, ob das Gelb eine Mischfarbe ist, oder das
monochromatische Natriumlicht einer Straßenlaterne.
Wenn du also Farben lediglich visuell vergleichen willst, bist du mit
solch einem einfachen Filterphotometer, das die Augenempfindlichkeit
nachbildet, gut gerüstet.
Wenn du aber wissen willst, bei welchen Wellenlängen Lichtquellen
arbeiten, oder wie die spektrale Durchlässigkeit von Farbfiltern oder
das reflexionsverhalten einer Bananenschale aussieht, musst du zu
dispersiven Spektrometern greifen, die jede einzelne im Licht enthaltene
Wellenlängen auswerten.
Den visuellen Eindruck kann man aus einem solchen Spektrum immer noch
rekonstruieren, indem man ihm die Kurve der spektralen
Augenempfindlichkeit überlagert.
Heute verwendet man dafür meist Gitterspektrometer, aber da diese ausser
guten Eigenschaften einige systematische Probleme aufweisen
(Mehrdeutigkeit), haben auch Prismenspektrometer noch ihre
Daseinsberechtigung.
Gelegentlich verwendet man auch beide Verfahren gleichzeitig, aber das
ist dann -auch preislich- eine andere Liga, wo es auf höchste Auflösung
ankommt.
Tach Zusammen,
um die Frage des TO zu beasntworten: IMHO kann das ELV kein richtiges
Spektrum aufnehmen (es sei denn man nennt 3 Punkte
(wellenlängenbereiche) schon ein Spektrum :-)
Um ein echtes Spektrum aufzunehmen braucht etwas mehr.
Verschiedene Lösungen mit Durchlichtgitter und Handykamera wurden ja
schon genannt. Mit Durchlichtgitterm hatten wir für den Tag der Neugier
bei uns mehrere Spektroskope gebaut die auch gut angenommen wurden.
Durchlichtgitter gab es früher direkt bei Astromedia, jetzt bei
verschiedensten Shops (z.b. www.forscherladen.de)
Je nach Breite und Qualität des Eingangsspalts kann man damit bis in den
Bereich von 5nm Auflösung kommen. Wenn man eine CCD Zeile verwendet und
den Abstand vergrößert evtl sogar noch besser. Das Problem bei diesen
einfachen Aufbauten sind aber Ausrichtung des Gitters zu dem Spalt und
Streulicht und evtl der Überlapp höherer Ordnungen. Außerdem muss sowohl
die Wellenlängenskala als auch die Intensitätsskala kalibriert werden.
Ich persönlich habe mir mal ein Hamamatsu C12880MA Mini Spektrometer
zugelegt.
https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/type/C12880MA/index.html
Ca. 15nm Auflösung (und mäßige FWHM Werte), dafür gibt es aber die
Wellenlängenkalibration direkt dazu und das ganze ist recht
reproduzierbar und stabil und super einfach auszulesen.
Intensitätskalibration muss allerdings auch hier vorgenommen werden, das
Datenblatt gibt nur Anhaltspunkte :-)
Sind etwas schwierig als Einzelstücke zu bekommen, ich habe meins über
https://groupgets.com bekommen dort gibt es sie hin und wieder, aktuell
läuft aber IMHO keine aktion. Ist auch mit ~220$ + Einfuhrumsatzsteuer
etwas teurer als die anvisierten 100€
Grüße
Timo
Kim schrieb:> Großartig finde ich auch das Olivenöl-Meter, mit dem man gekauftes> Olivenöl aus dem Supermarkt auf Reinheit untersuchen kann (das wird ja> gerne von den Produzenten oder Großhändlern gepanscht).> https://www.theremino.com/de/downloads/automation#oilmeter
Das gleiche für Rapsöl, das häufig mit Mineralölen verunreinigt ist,
wäre auch super :)
Un wenn man damit noch Pyrrolizidinalkaloide in Honig und Oregano
(-Lösung) erkennen könnte, um so besser :)))
Jedenfalls ist der Testaufbau fertig.
Im Anhang das eben selbst aufgenommene Spektrum einer warmweißen
Energiesparlampe zu sehen. Damit kann man auch direkt die
Wellenlängenanzeige kalibrieren, was ich auch sofort getan habe (ist
ziemlich simpel).
Man könnte die Auflösung wahrscheinlich noch wie folgt verbessern:
-innen Schlitzblenden in den Strahlengang einbauen (gegen Streulicht)
und alles dunkel (z.B. mit schwarzem Samt) auskleiden
-den Schlitz statt wie bei meinem Aufbau 0,5mm breit in Tonerkarton:
besser schmaler mit verstellbaren Rasierklingen ausführen
-das Beugungsgitter drehbar auf dem Kameraobjektiv befestigen *)
*)bei mir ist es festgeklebt - um die nächste Schärfestufe zu erreichen,
muss das Objektiv um 180° gedreht werden, damit die Gitterausrichtung
wieder stimmt. Liegt die beste Schärfeeinstellung dazwischen, müsste man
das Gitter entsprechend ausrichten können, ohne das Objektiv zu
verdrehen.
Kim schrieb:> Jedenfalls ist der Testaufbau fertig.
Schöne Bilder.
Wie hast du es aufgebaut ?
Weil es mir im Zusammenhang mit dem Smartphone-Spektrometer bzw. auf USB
Kameras basierenden Selbstbauspektrometern gerade auffällt:
Ist es nicht Unsinn, ein Spektrum mit einer Farbkamera messen zu wollen,
weil diese mit Farbfiltern gerade kein vollständiges Spektrum erfasst,
sondern nur R, G und B anteilig ?
Reicht Software, um die nicht perfekten sondern sich teilweise
überlappenden Filterbereiche für ein Graustufenbild zu rauszurechnen,
daß man tatsächlich ein Spektrum erhält, ist nicht die Empfindlichkeit
zwischen den RGB Farbkorrdinaten so mies, daß dazwischen eigentlich
nicht mal Schätzwerte sondern nur Rauschen rauskommt ?
Mir dünkt, für ein Spektrometer müsste man entweder einen ungefilterten
CCD Liniensensor, oder eine Photodiode hinter motorisch drehbarem
Gitter/Prisma, nutzen (was wegen der dann benötigten 2 Schlitze wohl zu
sehr wenig Licht führt, also eher Photomultiplier als Photodiode).
MaWin schrieb:> Ich find halt im Theremino-Artikel die Kurven für Glühlampen/Halognlamen> SEHR wellig.
Es werden halt gefilterte und (nach Schärfe- Kontrast-
...-Einstellungen) berechnete RGB-Daten zu "Quasi-Rohdaten"
zurückgerechnet.
Da bleibt schon mal was auf der Strecke ...
Ein garnichtmal so kleines Problem in der Praxis besteht darin: Wie
bringt man eine Kamera bzw. den zugehörigen Treiber dazu, nicht ständig
mit der automatischen Anpassung von Belichtung, Weißabgleich etc.
herumzufuchteln?
Dazu muss man tief in die entsprechende API vordringen, sofern man sie
denn hat ... Damit man damit nicht bei jeder Kamera aufs Neue anfängt,
sollte man irgendwas standardisiertes nehmen, UVC-Kameras z.B.
Frank E. schrieb:> Ein garnichtmal so kleines Problem in der Praxis besteht darin: Wie> bringt man eine Kamera bzw. den zugehörigen Treiber dazu, nicht ständig> mit der automatischen Anpassung von Belichtung, Weißabgleich etc.> herumzufuchteln?Frank E. schrieb:> Ein garnichtmal so kleines Problem in der Praxis besteht darin: Wie> bringt man eine Kamera bzw. den zugehörigen Treiber dazu, nicht ständig> mit der automatischen Anpassung von Belichtung, Weißabgleich etc.> herumzufuchteln?
Man kann unter 'Video Input Device' eine Menge Sachen einstellen. Am
besten ist es wohl, wenn man für den Aufbau direkt den vorgeschlagenen
Web-Cam-Typ verwendet, denn für den sind die richtigen Einstellungen im
PDF dokumentiert, um den ganzen Automatikkram zu deaktivieren (ich
selber habe einfach irgendeine Web-Cam, die hier noch rumflog, verwendet
und muss das jetzt irgendwie durchtesten).
Im Moment wird die Lichtquelle am 'blanken Schlitz' getestet. Bei LEDs
(allgemein: bei kleinformatigen Lichtquellen) hängt das gemessene
Spektrum teilweise davon ab, welcher Teil der LED grade einstrahlt. Bei
mehrfarbigen LEDs z.B. kann damit eine saubere Messung schwierig werden.
Eigentlich bräuchte man so etwas wie einen Diffusor vor dem Schlitz,
der das einfallende Licht homogenisiert.
Habe dazu mit milchigem Kunststoff und Papier experimentiert, aber die
von mir getesteten Materialien haben leider das Spektrum ziemlich
verändert.
Hat jemand eine Idee, welches Material gut als Diffusor verwendet werden
kann?
Kim schrieb:> Hat jemand eine Idee, welches Material gut als> Diffusor verwendet werden kann?
Ggf. geht Gips (natürlich REmittierend, nicht TRANS-
mittierend :)
In Reflexion soll Teflon Band ganz gut gehen. Ideal hätte man da so
etwas wie eine Ulbricht Kugel. Kugel muss man da nicht zu wörtlich
nehmen - das darf bis zum Würfel gehen.
Vielleicht einen Tischtennisball aufschneiden, mit Teflonband
auskleiden, zusammenkleben, außen mit Alufolie versehen und dann zwei
Löcher im 90°-Winkel, eins für den Lichteintritt und eins für den
Lichtaustritt... ???
Bei Interesse kann man hier auch noch den Aufbau sehen.
Die Kamera sitzt auf einer Leiterplatte, die oben mit schwarzem
Fotokarton beklebt ist und wird in das ehemalige Festplattengehäuse
eingeschoben.
Die Blende minimiert "Geisterbilder".
Der Einlass-Schlitz ist nur in den Abdeck-Karton geschnitten und könnte
deutlich schmaler sein.
Auf das Kameraobjektiv ist das Beugungsgitter aus einem gespaltenen
DVD-Rohling aufgeklebt.
HildeK schrieb:> Kim schrieb:>> Vor- oder Nachname fehlt oder beides?>> Beides.
Wen interessierts? Wenn hier 10 Tatütata auftreten ist es mir auch egal
- ich wundere mich dann halt. Aber hier kann sich jeder anmelden und
damit ein "Unikat" werden.
Du kannst den echten MaWin aber auf keinen Fall mit irgendwelchem
Tatütata gleichsetzen!
Ansonsten Danke für die Links!
So ein Beugungsgitter mit 1000Linien/mm im Diaformat habe ich hier:
https://experimentis-shop.de/beugungsgitter-fuer-optische-versuche-detail-441.html
Frage mich und euch
a) ob es bessere Ergebnisse bringt als die "halbierte" DVD, die momentan
verwendet wird
b) wie man es anbringen kann, ohne dass es auf dem Objektiv aufgeklebt
sein muss (damit man stufenlos scharfstellen kann, also zur Vermeidung
des 180°-Effekts)
Weiß jemand welcher Vishay-Sensor bei dem ELV-Gerät zum Einsatz kommt?
Kann der von Haus aus die Spektralzerlegung oder ist dazu externe
Zusatzoptik nötig?
Wenn das ELV-Gerät seit ein paar Jahren nun schon so günstig ist und
funktioniert, wieso bekommt man kein fertig aufgebautes Handgerät aus
China (Aliexpress?) mit gleichen oder ähnlichen Sensor? Oder heißen
Spektrometer auf englisch etwa anders? Ich finde jedenfalls nichts im
unteren Preissegment außer simple Luxmeter.
Kim schrieb:> Frage mich und euch>> a) ob es bessere Ergebnisse bringt als die "halbierte" DVD, die momentan> verwendet wird
Definitiv ja, aber ich finde das Angebot zu teuer.
Professionelle Gitter werden in Reflexion betrieben und die
Aluminiumschicht ist auf das eigentlich Gitter aufgedampft. Dadurch
bekommt man ein viel helleres Bild als bei den Transmissionsgittern und
vermeidet die Absorptionen des Trägermaterials, die insbesondere im
gesamten UV auftreten.
Ausserdem sind solche Gitter meist ge"blazed", d.h. sie haben kein
symmetrisches Furchenprofil, sondern ein sägezahnförmiges.
Dadurch wird mehr Licht in Richtung der +1 Ordnung reflektiert und die
-1. Ordnung weitgehend unterdruckt.
P.S.:
Dominik schrieb:> Weiß jemand welcher Vishay-Sensor bei dem ELV-Gerät zum Einsatz kommt?> Kann der von Haus aus die Spektralzerlegung oder ist dazu externe> Zusatzoptik nötig?
Das ELV/Vishay Dings ist kein Spektrometer, sondern nur ein Sensor für
die drei Farben RGB mit entsprechenden Farbfiltern.
Damit kann man Lichtqualitäten wie etwa die Farbtemperatur beurteilen,
aber ein Spektrometer wird nicht daraus.
Timo Dittmar schrieb:
...
> Ich persönlich habe mir mal ein Hamamatsu C12880MA Mini Spektrometer> zugelegt.>> https://www.hamamatsu.com/eu/en/product/type/C12880MA/index.html>> Ca. 15nm Auflösung (und mäßige FWHM Werte), dafür gibt es aber die> Wellenlängenkalibration direkt dazu und das ganze ist recht> reproduzierbar und stabil und super einfach auszulesen.> Intensitätskalibration muss allerdings auch hier vorgenommen werden, das> Datenblatt gibt nur Anhaltspunkte :-)>> Sind etwas schwierig als Einzelstücke zu bekommen, ich habe meins über> https://groupgets.com bekommen dort gibt es sie hin und wieder, aktuell> läuft aber IMHO keine aktion. Ist auch mit ~220$ + Einfuhrumsatzsteuer> etwas teurer als die anvisierten 100€
...
Ich bin ja nicht ganz sicher, ob wir echte Spektrometer mit RGB-Sensoren
vergleichen dürfen. Aber die grundlegenden Unterschiede sind den Lesern
hier sicher bekannt.
...
Dienstlich kaufe ich direkt bei Hamamatsu Deutschland. Der
superfreundliche und kompetente Vertrieb hat Zugriff auf ein deutsches
Lager. Eine Handvoll C12880MA kann man innerhalb von ein paar Tagen
bekommen. Auch RGB-Sensoren und Lichtsensoren dieses Herstellers setzen
wir erfolgreich ein.
Wenn die Katalogdistributoren nicht liefern können oder wollen, wäre
Ebay Japan eine Alternative für Privatleute. Bei Einzelstücken sind die
Kosten vergleichbar mit dem Preis direkt vom Hersteller. Lieferzeit und
Artikelzustand ist dann halt Vertrauenssache.
Die Evalboards von Groupget würde ich eher nicht empfehlen. Das Design
ist geeignet, um mit dem Baustein etwas zu basteln. Ein Low-End-Opamp
als Buffer und MCU-ADC zur Auswertung sollte Warnung genug sein.
Hamamatsu verwendet in seinem großen Referenzdesign C13016 einen AD7961
und entsprechende Buffer. In der von mir entworfenen Baugruppe kommt ein
mindestens vergleichbares, präzises, breitbandiges, Frontend zum
Einsatz.
Ein garnichtmal so kleines Problem in der Praxis besteht darin: Wie
> bringt man eine Kamera bzw. den zugehörigen Treiber dazu, nicht ständig> mit der automatischen Anpassung von Belichtung, Weißabgleich etc.> herumzufuchteln?
Wenn man ... naja, eine gebrauchte low-End-DSLM-Kamera, zb eine Sony
NEX-F3 oder Nikon 1J1 (oft günstig als Set mit einem kaputten Objektiv
zu finden :)
) dafür hernehmen würde? Erlaubt direkten Zugriff zum Sensor, und all
diese Parameter lassen sich niet-und nagelfest einstellen und werden als
EXIF dokumentiert. Sollte sich per USB-OTG auch von einer Handyapp aus
ansprechen lassen.
