Arduino Spektrometer

Selbstbau-Projekte aller Art.

Moderatoren: nohoe, lightwave, adminoli

Antworten
Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Di 23 Jun, 2015 12:56 am

Guten Abend Freaks,

Durch Zufall bin ich auf Fotodioden-Arrays gestoßen und habe mir gedacht.. Na da kann man doch was mit machen!

10 Stück von denen habe ich in der Bucht erstanden:
array.jpg
Gesteuert wird das ganze über einen Arduino Mega. Da dieser aber nicht über genügend ADC's verfügt habe ich mir
ein "Shield" dafür erstellt. Mehr dazu später.

Das ganze wird Modular aufgebaut, was heißt, dass jedes 16px Sensor-Modul ein eigenes Board bekommt.
Soweit so gut... ABER.. Wie bekomme ich 5x 16 Analoge Outputs an den AVR?
Das habe ich mit Analogen Multiplexern gelöst. Jedes Sensor-Modul verfügt über einen eigenen
Multiplexer, was die Datenleitungen erheblich reduziert.

1x Analog Output
4 Binäre Eingänge um den Multiplexer zu sagen wo er "lesen" soll.
1 Enable leitung, selbsterklärend.
Und eben VDD & VSS für den Chip.

Somit komme ich auf 8 Leitungen pro Modul, wovon nur einer Analog ist -> Perfekt!
Das Arduino Mega Board verfügt über mehr als genug digitaler Ausgänge also wäre Problem Nr. 1 gelöst.

Nun weiter...
Da alles auf eigenen Ideen & Vorstellungen basiert gibt es schlussendlich keine so Speziellen "Arduino Shields" für
Multiplexer. Also Eagle angeschmissen und ein Board erstellt.

Sensor Board (Auto-Routing, habe noch keine Abmessungen der Dioden-Arrays).
Davon werden 5 nebeneinander angebracht.
module.jpg
"MUX Extension Shield"
Bei genauem hingucken erkennt man die 5 Header für die Module.
brd.jpg
Das ist der Aktuelle Stand. Da ich Samstag für 2 Wochen in den Urlaub fahre lohnt es sich noch nicht zu Ätzen.
Weiteres folgt sobald die Komponenten da sind!

Beste Grüße bis dahin,
Kevin
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
Gruß,
Kevin

Bild

Benutzeravatar
guido
Beiträge: 6341
Registriert: Do 20 Dez, 2001 12:00 pm
Do you already have Laser-Equipment?: Easylase, Netlase, Laser von 1..15W.
Entwickler von Dynamics + Mamba X4 .
Lasershow Hard / Software .
Wohnort: 32469 Petershagen
Kontaktdaten:

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von guido » Di 23 Jun, 2015 5:28 am

Hi Kevin,

kann deine weiteren Gedankengänge nur erahnen aber mit den Dingern ein Spectrometer aufbauen ?
Denke die Abstände sind etwas gross und Änderungen im Bereich +/-2nm gehen einfach verloren.

Der Weg mit den analogen Multiplexern ist ein bisschen "von hinten durch die Brust ins Auge.."
8-fach ADC´s mit SPI wären eine elegantere Lösung wenn du noch nicht geätzt hast. SPI durchgeschliffen
und ein /CS pro IC. Dann würde es ein Uno locker tun :-)

Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Di 23 Jun, 2015 8:40 am

Morgen Guido,

Ja es geht sicherlich einfacher und das mit den SPI ADC's ist auch eine nette lösung. Aber.. Ich wollte mich generell mal mit Multiplexern beschäftigen und alles so analog wie möglich aufbauen.

Weiter ist auch noch ein großes problem, dass ich dann für einen Array 2 ADC chips benötige und somit auch 2 Adressen pro Chip im SPI bus hätte, richtig? Hab mich noch nich wirklich mit SPI auseinandergesetzt...

Später will ich mit einem Grating oder Prisma das licht 'auffächern' und dann auf die Arrays lenken. Evtl hat ja ein Freak noch sowas für mich in der ecke liegen? Ich nämlich nicht :D

Ist zwar alles etwas grob.. Nur mir gehts im allgemeinen erstmal ums reine basteln und entdecken. Verbessern kann man immernoch :freak:
Gruß,
Kevin

Bild

Benutzeravatar
guido
Beiträge: 6341
Registriert: Do 20 Dez, 2001 12:00 pm
Do you already have Laser-Equipment?: Easylase, Netlase, Laser von 1..15W.
Entwickler von Dynamics + Mamba X4 .
Lasershow Hard / Software .
Wohnort: 32469 Petershagen
Kontaktdaten:

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von guido » Di 23 Jun, 2015 2:48 pm

Nö,
die SPI Befehle sind für beide oder alle 3 oder 4 gleich.
Jeder ADC hat noch einen ChipSelect Pin den du ziehen musst, dann weiss er das er angesprochen ist.

Je nach Type halt...I2C DAC´s haben gern auch mal 3 Adresspins wo du binär die Adresse einstellst und sie
dann mit Hausnummer ansprichst :-)

Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Di 23 Jun, 2015 4:22 pm

guido hat geschrieben:Jeder ADC hat noch einen ChipSelect Pin den du ziehen musst
Jou! Stimmt... der CS Pin..
Wär ich früher auf SPI ADC's gekommen, hätte ich mir Stunden vorm CAD-Programm erspart :evil: :D

Meine jetzigen Multiplexer haben 4 Pins für "Hausnummer".
Stammen aus der 4067 Reihe, also die alten Verdächtigen.
Gruß,
Kevin

Bild

Benutzeravatar
guido
Beiträge: 6341
Registriert: Do 20 Dez, 2001 12:00 pm
Do you already have Laser-Equipment?: Easylase, Netlase, Laser von 1..15W.
Entwickler von Dynamics + Mamba X4 .
Lasershow Hard / Software .
Wohnort: 32469 Petershagen
Kontaktdaten:

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von guido » Di 23 Jun, 2015 7:30 pm

Naja,

das schöne an der Arduino IDE ist halt das einem das Lesen der Datenblätter und kennenlernen
der Registernamen weitestgehend erspart bleibt. Leider lernt man da auch nicht so viel als
wenn man sich mal das AVR Studio ansieht und mehr "zu Fuss " macht.

Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Di 23 Jun, 2015 8:15 pm

Ich selbst habe Jahrelang viel mit AVR Studio gearbeitet. Layouts erstellt, geätzt, gebohrt, gelötet, programmiert.. Seit 10 Jahren.
Nur ist die Zeit leider etwas begrenzt seitdem ich arbeite, daher kommen mir die kleinen Boards gerade richtig.

Natürlich sollte jeder erst einmal die Grundlagen beherrschen und auch wissen was Arduino überhaupt ist.

Ich stelle nun einmal den klassischen Idioten-Laien vor:

Google/Youtube -> Arduino *programm*
Copy & Paste *programm*
Läuft! :)

Das ist echt schade.. durch solche "Komplettlösungen" geht leider das gesamte Fachwissen unter.
*sarkasmus ->* Und jeder, der was dagegen sagt ist ein Besserwisser.

Das Fachwissen stirbt aus und bald setzen alle 'hobbybastler' auf Fertigprodukte. Schade eigentlich.
Gruß,
Kevin

Bild

Benutzeravatar
VDX
Beiträge: 3482
Registriert: Mi 17 Mär, 2010 11:16 am
Do you already have Laser-Equipment?: ... diverse Laser für die Materialbearbeitung

weitere Hobbies: - CNC-Fräsen, 3D-Scannen, 3D-Drucken, Laserbearbeitung, Mikrotechnik ...
Wohnort: Nähe Hanau, Main-Kinzig-Kreis

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von VDX » Di 23 Jun, 2015 8:47 pm

... das ist ja noch viel schlimmer!

Als ich meinem vorigen Chef die Alternativen für einen 'intelligenten' Lasermodul-Controller mit Interface zur CNC-Steuerung vorgestellt hatte, hat er sich das ganze angeschaut:

- PIC => relativ komplexe Platine, relativ komplexes Programm mit >300 Zeilen, geschätzt etwa 4 Wochen Entwicklung ...
- AVR => ... dito ...
- Arduino (Wattuino) => 9€-Controller auf einfacher Platine, Programm mit knapp 20 Zeilen als Vor-Test schon lauffähig ...

... hat er gemeint, daß er doch nichts mehr 'selber' entwickeln will, wenn er für weniger als 50€ (alle Bauteile für einen Laserdiodentreiber mit 9Watt) eine schon praktisch fertige Lösung vorgesetzt bekommt :roll:

Seitdem habe ich in bisher 3 eigenen und 5 Kundengeräten mit Anlagenpreisen zwischen 60k€ bis 150k€ meine Lasermodule mit einem Arduino Nano als Interface-/Controller-/Safety drin :freak:

Viktor
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - https://reprap.org/forum/list.php?426 -- Facebook-Gruppe - https://www.facebook.com/groups/383822522290730
Call for the project "garbage-free seas" - https://reprap.org/forum/list.php?425

Benutzeravatar
adminoli
Beiträge: 3949
Registriert: Mi 04 Okt, 2006 11:37 am
Do you already have Laser-Equipment?: Dynamics und diverse Projektoren
Wohnort: nähe Schweinfurt/Würzburg, Bayern, Franken

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von adminoli » Di 23 Jun, 2015 9:37 pm

Hi,

Arduino Nano habe ich selbst auch schon 2 Stück verwendet. Zu den Arduinos habe ich mal einen guten Spruch gehört, der wirklich passt: Arduino ist nicht für Entwickler gedacht, sondern für Designer!

Gruß
Oliver

Benutzeravatar
VDX
Beiträge: 3482
Registriert: Mi 17 Mär, 2010 11:16 am
Do you already have Laser-Equipment?: ... diverse Laser für die Materialbearbeitung

weitere Hobbies: - CNC-Fräsen, 3D-Scannen, 3D-Drucken, Laserbearbeitung, Mikrotechnik ...
Wohnort: Nähe Hanau, Main-Kinzig-Kreis

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von VDX » Di 23 Jun, 2015 10:41 pm

... das wird inzwischen richtig 'inflationär' :wink:

Auf einem ArduinoMega-Shield, mit dem ich einen CNC-Controller aufgebaut habe, sitzt zusätzlich noch eine Nanite85 als Watchdog/Safety, die unabhängig vom Mega einige Zusatzfunktionen wahrnimmt.

In zwei von den Laseranlagen mit CO2-Lasern habe ich jeweils 3 von den Nanos drin - einer als Interface zur CNC-Steuerung, einer als eigentlicher Leistungscontroller mit Interrupt-Steuerung und noch einer für den tickle-Puls, weil ich den extra benötige, ohne daß die Interrupt-Steuerung aus dem Takt gerät ... ich frage mich, wann ich über die Arduinos für zusammen immer noch unter 50€ mehr Funktionalität und parallele Rechenleistung drin habe, als der eigentliche CNC-Controller für knapp 4000€ :freak:

*** und ja, der Massimo Banzi soll die ersten Arduinos eigentlich für seine Kunst-Studenten entwickelt haben, damit die ihre Kunst- und Musik-Projekte mit etwas 'Intelligenz' aufpeppen konnten, ohne tief in die Programmierung einsteigen zu müssen :lol: :lol:

Viktor
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - https://reprap.org/forum/list.php?426 -- Facebook-Gruppe - https://www.facebook.com/groups/383822522290730
Call for the project "garbage-free seas" - https://reprap.org/forum/list.php?425

Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Di 23 Jun, 2015 11:03 pm

Leider muss ich eure interessante Unterhaltung kurz unterbrechen :D

Neues Modul Layout (Hand-Geroutet):
module.png
Modul ist nun 'fertigungsreif'

Mit 5 Status LED's:
1 Power
4x Datenbus


Das ganze wird hier etwas Off-Topic aber dennoch ganz interessant :mrgreen:
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
Gruß,
Kevin

Bild

Benutzeravatar
mR.Os
Beiträge: 849
Registriert: Fr 01 Mai, 2009 5:45 pm
Do you already have Laser-Equipment?: Lasworld DS900
Wohnort: Nahe Hamburg

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von mR.Os » Mi 24 Jun, 2015 8:18 am

Ich würde da bei den Leitungen keine 90° Ecken rein machen. Lieber 45°, dass bringt durchaus Vorteile in der Störabstrahlung und -einkopllung und du willst ja die Fotoströme messen und nicht wenn das Handy nebenan sendet ;) - viel bringt es nicht, aber es kostet nicht viel Zeit. Natürlich nur an Stellen, wo es möglich ist.
Ist ja an sich kein großer Akt.

Die Arduinos sind schon ganz gut um mal was auszuprobieren oder aber eine schnelle Lösung irgendwo zu erreichen. Aber ich finde die Arduino IDE grausam und ordentlich debuggen kann man auch nicht. Das sind Gründe, was anderes zu nutzen.
Allerdings kann man die ganzen Codeschnippsel und -fragmente die überall so rumschwirren super als Startpunkt für eigene Implementierungen nutzen. Ich brauchte erst neulich einen PID Controller (nur um mal schnell was zu probieren) und der war ganz schnell vom Arduino-Zeugs geborgt und auf einen ganz anderen Controller portiert (PSoC 4).
Beste Grüße
Andreas

Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Mi 24 Jun, 2015 9:55 pm

mR.Os hat geschrieben:Ich würde da bei den Leitungen keine 90° Ecken rein machen. Lieber 45°, dass bringt durchaus Vorteile in der Störabstrahlung und -einkopllung und du willst ja die Fotoströme messen und nicht wenn das Handy nebenan sendet ;) - viel bringt es nicht, aber es kostet nicht viel Zeit. Natürlich nur an Stellen, wo es möglich ist.
Die Sensoren werden alle gut abgeschirmt verbaut, da sollte es keine Probleme geben ;)

Gibt neueigkeiten! Die Sensoren sind da und ich konnte mich nicht davon abhalten einen am Arduino Uno auszuprobieren.
Leider kann ich dort nur 6 Dioden benutzen aber immerhin etwas :mrgreen:

Sensoren:
sensor.png
Resultat:
wave.png
Bei dem Bild habe ich mit einer LED einfach draufgeleuchtet.

Dafür habe ich ganz einfach ein Programm mit Noise-Filter für den Arduino geschrieben, welches die Werte bei Abfrage ausgibt.
Und am PC schnell in VB.Net ein Tool was auf den COM-PORT zugreift und die Werte als Array einliest.
Danach noch ein Diagramm erstellen und gut is.

Für den Anfang gar nicht mal schlecht!
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
Gruß,
Kevin

Bild

murmeljoe
Beiträge: 595
Registriert: Mi 11 Feb, 2009 4:16 pm
Do you already have Laser-Equipment?: Ja
Wohnort: Tübingen

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von murmeljoe » Mi 24 Jun, 2015 10:08 pm

KvnTM hat geschrieben: Neues Modul Layout (Hand-Geroutet):
module.png
[...] 'fertigungsreif' [...]
Hmm - bist Du sicher? Sind die Kurzschlüsse an IC1_18 und IC1_17 wirklich gewollt?
22.07.14: $ chmod -f -R 0744 laserfreak.net

Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Mi 24 Jun, 2015 10:10 pm

Das sieht nur wegen der Komprimierung des Bildes so aus.
Ich habe die Leiterbahnen auch zentriert und es berührt sich nichts ;)
Gruß,
Kevin

Bild

Benutzeravatar
mojo_1234
Beiträge: 165
Registriert: Do 05 Nov, 2009 2:49 am
Do you already have Laser-Equipment?: ALC 60X, wachsende Sammlung HeNe Laser
Wohnort: Mannheim

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von mojo_1234 » Do 25 Jun, 2015 2:05 pm

mR.Os hat geschrieben:Die Arduinos sind schon ganz gut um mal was auszuprobieren oder aber eine schnelle Lösung irgendwo zu erreichen. Aber ich finde die Arduino IDE grausam und ordentlich debuggen kann man auch nicht. Das sind Gründe, was anderes zu nutzen.
Habe die gleiche Erfahrung gemacht und mich bereits nach wenigen Versuchen nach einer Alternative umgesehen - und ja, die gibt es...

http://eclipse.baeyens.it/index.html

Funktioniert einwandfrei :-)

Benutzeravatar
mR.Os
Beiträge: 849
Registriert: Fr 01 Mai, 2009 5:45 pm
Do you already have Laser-Equipment?: Lasworld DS900
Wohnort: Nahe Hamburg

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von mR.Os » Do 25 Jun, 2015 2:58 pm

@mojo_1234
Da wäre jetzt nur noch das Problem, dass ich ganz persönlich Eclipse nicht mag. Ich bin da zu doof für. Bei mir muss das mehr oder wenig fertig sein ohne das ich ewig irgendwelche Compiler irgendwo einrichten muss (ich habe mir jetzt das konkrete Paket nicht angesehen). Außerdem war zumindest früher Eclipse extrem resourcenhungrig und langsam.
Ich bin da so mehr Visual Studio Fan (da gibts auch eine Integration des Arduino Zeugs für).

Für mal schnell was hinrotzen reicht auch de Arduino IDE. Wenn ich mehr mache, dann wird sowieso meistens eine eigene Platine gemacht und dann fliegt spätestens das Arduino Zeugs ganz raus.

So nebenbei: ich bin gerade dabei, den GPIB-Messgerätebus auf einem µC zu implementieren und hab mir da auch so einige Arduino-Teile angesehen. Da gibt es echt Leute, die bei einem parallelen Bus jedes Bit einzeln setzen damit man halt jedes Kabel an jedem Pin anschließen kann. Das Teil ist eh schon langsam ... das ist ein Problem bei Arduino: man lernt nicht so wirklich viel über den µC dahinter. Man sieht ja nur die Fassade.

Aber genug Offtopic :roll:
Beste Grüße
Andreas

stoppi
Beiträge: 227
Registriert: Fr 17 Feb, 2006 11:33 am
Wohnort: Graz, Austria

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von stoppi » Do 25 Jun, 2015 3:29 pm

Tolle Sache und Respekt für deine bisherige Umsetzung aber als Spektrometer wirst du bei dieser Sensorgröße nix brauchbares erzielen können. Für dich wäre ein linear Array mit deutlich höherer Auflösung (bis zu 3k) eher etwas: http://www.mikrocontroller.net/topic/106641 :wink:
Der größte Idiot kann mehr Fragen stellen als der Schlaueste je zu beantworten vermag.

Benutzeravatar
KvnTM
Beiträge: 141
Registriert: Do 21 Nov, 2013 3:56 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 500mW RGB Projektor
K25n @30k, ILDA 25k 8°

~400-500mW RGB Modul
1.2W 445nm Diodenlaser
200mW 650nm Diodenlaser
1-2mW HeNe (Specta Physics)
5mW HeNe (Melles Griot)
20mW 532nm Selbstbau Projektor

EasyLase 2 USB
HE Laserscan Vollversion
Wohnort: Arnstein(Bayern)

Re: Arduino Spektrometer

Beitrag von KvnTM » Do 25 Jun, 2015 3:36 pm

Hi stoppi,

Ja die dinger haben keine hohe auflösung das stimmt. Aber ich habe mich gegen CCD Zeilensensoren gewehrt, da mir das zu einfach erschien.

Ein Bastler braucht herausforderungen ;)

Ich hab dann eine auflösung von 80px. Nicht viel aber es sollte funktionieren. Auch wenns ungenau ist
Gruß,
Kevin

Bild

Antworten

Zurück zu „Allgemeine Selbstbau-Projekte“

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 18 Gäste