Selbstbau-Laserleistungsmesser

Post by jp » Tue 25 Sep, 2007 6:26 pm

An alle Interessierten:

Ich werde beim Laserfeaktreffen am 29.07.07 in Regensburg meinen selbstgebauten thermischen Laserleistungsmesser im Rahmen der Vorträge im H36 so gegen 16 Uhr vorstellen. Er verwendet ein Peltierelement als Sensor und hat Messbereiche von 10mW Vollausschlag bis 3 Watt. Der Sensor wird über die elektrische Heizleistung selbst kalibriert, es ist also kein Vergleichsinstrument nötig. Vergleichsmessungen mit anderen Geräten würden mich dennoch interessieren.

Viele Grüße
Jürgen Putzger

Post by **josch64** » Tue 25 Sep, 2007 7:13 pm

Hallo,

klingt ja sehr interessant.

Ich kann gerne meinen Lasercheck mitbringen.

Joachim

Post by **Dr. Burne** » Tue 25 Sep, 2007 8:32 pm

Hi,

Guido und ich werden mit Coherent Fieldmaster und LM3 bzw. LM10 Messkopf vor Ort sein.
Lasercheck habe ich auch mit.

Gruß Stefan

Post by **Hatschi** » Wed 26 Sep, 2007 6:38 am

Halli Hallo

IR-Filter nicht vergessen mitnehmen.

Hatschi

Post by jp » Wed 26 Sep, 2007 4:46 pm

Prima,

vielleicht können wir ein Laserleistungs-Vergleichsmessen veranstalten und die Ergebnisse in einem Diagramm zusammenfassen. Ich schätze dass die Geräte so zehn Prozent voneinander abweichen (oder schlimmer?).

IR-Filter haben wir da von Seiten der Universität und auch ein Diodenarray-Spektrometer, mit dem man schön die Pumpdioden-Emission sieht, die mehr oder weniger bei allen Lasern rauskommt.

Viele Grüße
JP

Dr. Burne wrote:Hi,

Guido und ich werden mit Coherent Fieldmaster und LM3 bzw. LM10 Messkopf vor Ort sein.
Lasercheck habe ich auch mit.

Gruß Stefan

Post by jp » Mon 01 Oct, 2007 1:22 pm

Hier sind die Ergebnisse des "Wettmessens" vom Laserfreaktreffen Regensburg 2007. Ich danke allen, die mit Ihren Geräten mitgemacht haben und die sich meinen Vortrag angehört haben. Ich habe die Folien zu meinem Vortrag als PDF-Datei auf meine Homepage gestellt:

http://www.put-on.de/lpm

Die Ergebnisse des Vergleichsmessens habe ich in einer Grafik zusammengefasst und es sieht gar nicht so schlimm aus. Die diversen Geräte differieren gar nicht so sehr. Die Streuung beim grünen Pointer kommt sicher zum Teil daher, dass er zeitlich nicht stabil war, obwohl wir eine gewisse Aufwärmphase abgewartet haben.

Zum Teil waren es "edle" professionelle Geräte die einige besitzen. Neu sind die fast unerschwinglich fürs Hobby. Einziger weiterer Teilnehmer in der Selbstbauklasse war das D4Thing:

http://www.die4laser.com/D4Thing/D4Thing.html

Frank hat die zwei Baugruppen (Anzeige und thermischer Messkopf) fertig vom Konstrukteur erstanden und selber in ein Gehäuse eingebaut. Auffällig ist allerdings die Abweichung bei 401 nm. Da zeigt es deutlich zu hohe Werte an. Ich habe die Vermutung, daß es an dem leicht glänzenden schwarzen Sprühlack liegt, mit dem der ganze Messkopf einschließlich Peltier-Element beschichtet ist. Die Reflektion im Sichtbaren ist im Kalibrierfaktor berücksichtigt, aber im extremen Blau bis Ultraviolett absorbiert das Kunstharz im Lack mit, so dass mehr Leistung aufgenommen wird, und der Kalibrierfaktor da nicht mehr stimmt.

J.P.

Post by **jojo** » Mon 01 Oct, 2007 2:11 pm

Man sehe, der Lasercheck so schlecht nicht ist, wie sein Ruf

Frank, haste Deinen a bisserl zu Deinen Gunsten frisiert (max. Power)?

Joachim

Post by **starburst** » Mon 01 Oct, 2007 3:09 pm

gibts für die Leute (so wie mich) die nicht am Treffen waren auch etwas mehr Wissen? Schaltpläne, Detailfotos vom Aufbau.. alles was man so braucht um sich das selbst nachzubaun.

Wäre super.
Danke

Post by **Dr. Burne** » Mon 01 Oct, 2007 3:33 pm

Hi,

kleine Anmerkung:
Das war ein Coherent FieldMate II mit PM10 Sensor, geeignet für CW und Pulslaser.

Bei der 658nm Diode kann es sein, dass die Werte von den Si: Sensoren, beim FieldMate II und Lasercheck wegen nicht exakt eingestellter Wellenlänge(Produktionsstreuung), etwas geringer ausgefallen sind als die tatsächlichen Werte.
Vorteil der Sensoren ist ihre enorme Empfindlichkeit bis zu wenigen uW, aber auch dass man die Wellenlänge exakt kennen muss, für ein unverfälschtes Ergebnis.

Gruß Stefan

Post by jp » Mon 01 Oct, 2007 4:18 pm

Richtig, es war ein Field Mate II, nicht Field Master. Ich habe das korrigiert.

Schaltpläne zu meinem Gerät gibt´s auch in ca. einer Woche.

Ich bin zufrieden mit den Werten von meinem Gerät. Es ist nach keinem anderen Gerät kalibriert worden, nur mit dem eingebauten Heizer und mit der Korrektur für 4% Reflektion der Rußschicht. Es stimmt damit sehr gut mit dem noch ziemlich neuen Fieldmaster überein und auch mit dem Durchschnitt der anderen. Beim D4Thing, das ich im Prinzip gut finde, ist meiner Meinung nach das Fehlen des Heizers zur Kalibrierierung ein gravierender Nachteil. Ansonsten ist sein kleines Peltier-Element prima, es reagiert nicht so träge wie mein Gerät mit dem 15x15 mm Peltier. Die Trägheit der Anzeige ist das, was mich jetzt bei meinem Gerät am meisten ärgert. Das Peltier müsste etwas kleiner und vor allem dünner sein.

Viele Grüße
Jürgen

Dr. Burne wrote:Hi,

kleine Anmerkung:
Das war ein Coherent FieldMate II mit PM10 Sensor, geeignet für CW und Pulslaser.

Gruß Stefan

Post by **juk** » Mon 01 Oct, 2007 5:16 pm

Ist eigentlich gar keine Umgebungs-Temperatur-Kompensation bei dem Meßprinzip nötig?

Anders muß ich bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen jedesmal neu kalibrieren?

Ansonsten finde ich es wirklich erstaunlich, das es ausreicht zur kalibrierung mit den Widerständen zu heizen. Immerhin ist die Leistungsverteilung eine ganz andere. Die Widerstände koppeln ihre Leistung flächig ein und der Laser Punktförmig...

Wie lange dauert es eigentlich, bis Thermisches Gleichgewicht erreicht ist? Also der Angezeigte Meßwert gültig ist?

Post by **roadrunner98** » Mon 01 Oct, 2007 6:03 pm

Hai,

@Jürgen
Würden dir 4x4 mm Peltiers als sinvoller erscheinen?
LINK

Gruß Patrick

Post by **bernd** » Mon 01 Oct, 2007 10:12 pm

Schade,

jetzt haben wir noch extra unser Meßgerät mitgeschleppt und nicht mitbekommen, daß das nicht nur ein Vortrag sondern auch Vergleichsmessen ist

Bernd

Post by jp » Tue 02 Oct, 2007 12:11 pm

Nein, die Umgebungstemperatur muss nicht kompensiert werden solange sie im erträglichen Raumtemperaturbereich liegt, weil für die abgegebene Spannung nur die Temperaturdifferenz zwischen warmer und kalter Seite des Peltierelements massgeblich ist. Wichtig ist nur, dass der ganze Messkopf auf Raumtemperatur adaptiert ist. Das heisst, wenn man das Gerät von einem kalten Keller in einen warmen Raum bringt, muss man warten bis es sich an die Raumtemperatur angepasst hat (Zeiger wieder auf Null steht).

Die Verteilung der Leistung auf der Fläche hat keinen nennenswerten Einflus auf das Messergebnis. Die einzelnen Peltier-Kontakte sind in Serie geschaltet und es ergibt sich in der Summe die gleiche Spannung, egal ob wenige Elemente stärker erwärmt werden oder alle Elemente schwächer. Deswegen stört es auch nicht, dass der Kalibrierwiderstand am Rand liegt.

Die Ansprechzeit ist mit rund 45s bis zu ca. 98% des Endwerts ziemlich lang. Ein kleiners Peltierelement mit weniger Wärmekapazität wäre flotter. Ein 4x4 mm Element wäre sicher verwendbar wenn der Strahl dann nicht schon zu dick ist dafür. Die Unterbringung des Kalibrierwiderstands würde da auch ein Problem. 8x8mm wäre eine günstigere Größe.

Jürgen

juk wrote:Ist eigentlich gar keine Umgebungs-Temperatur-Kompensation bei dem Meßprinzip nötig?

Ansonsten finde ich es wirklich erstaunlich, das es ausreicht zur kalibrierung mit den Widerständen zu heizen. Immerhin ist die Leistungsverteilung eine ganz andere. Die Widerstände koppeln ihre Leistung flächig ein und der Laser Punktförmig...

Wie lange dauert es eigentlich, bis Thermisches Gleichgewicht erreicht ist? Also der Angezeigte Meßwert gültig ist?

Post by jp » Tue 02 Oct, 2007 12:44 pm

Die Größe 8x8mm würden mir am Besten gefallen, 4x4 ist schon arg klein. Die angegebene Firma hatte ich auch schon gefunden, aber die Preise und Mindestmengen sind hoch.

Ich habe das hier verwendet :

Best.Nr. 193550-G0 TEC1-1703 15x15mm, rund 10 Euro bei Conrad

Leider etwas zu voluminös.

Viele Grüße
Jürgen

Roadrunner98 wrote:Hai,

@Jürgen
Würden dir 4x4 mm Peltiers als sinvoller erscheinen?
LINK

Gruß Patrick

Post by **fl-consult** » Wed 03 Oct, 2007 12:56 am

JoJo wrote:Man sehe, der Lasercheck so schlecht nicht ist, wie sein Ruf

Frank, haste Deinen a bisserl zu Deinen Gunsten frisiert (max. Power)?

Joachim

@JoJo

Ich hab an dem Leistungsmessgerät von Die4Laser nichts gedreht.
Das Teil ist so justiert, wie ich es vom Hersteller erhalten habe.
.... Na ja, die Engländer fahren ja auch auf der falschen Straßenseite ...

Für 160 Euro find ich es jedoch sehr brauchbar.

Post by **lasafreak** » Thu 04 Oct, 2007 2:56 pm

ALLES zurück fehler gefunden
eine rote diode ist tot :S

RIP

mal wieder ne neue bestellen

Post by **starburst** » Thu 04 Oct, 2007 3:08 pm

Hi,

Jürgen hat mir leider nicht geantwortet. Ich würde mir das Teil gerne nachbaun. Ich war aber leider nicht am Treffen. 6x8mm Peltierelement hab ich schon organisiert. Ich bräuchte nur einen kompletten Schaltplan. Hat jemand sowas mitgezeichnet? Oder vielleicht schon bekommen? Da ich auf den neuen Projektor warte, muss ich irgendwo meine Bastelwut auslassen

Danke und LG
Karl

Post by **lasafreak** » Thu 04 Oct, 2007 3:44 pm

hmm ich bin das ganze selbst am aufbauen mit nen µC und nem digitalen display

bin mal gespant, doofe ist nur das ich jetzt keinen laser habe um zu testen ob die richten werte angegeben werden da mein 231 rot jetzt nur noch aus 1er anstat 2 dioden besteht

und vieleicht gerade die hälfte macht

Post by **kollimann** » Thu 04 Oct, 2007 4:03 pm

Ich würde mir das Teil gerne nachbaun

Jo so gehts mir auch, ich hätt auch gern so einen Schaltplan

DANKE

Post by **tschosef** » Thu 04 Oct, 2007 5:37 pm

hai hai

habt etwas Geduld... der schaltplan wird schon noch kommen. Jürgen hat halt auch noch andere Jobs zu machen

viele Grüße
Erich

Post by **lasafreak** » Fri 05 Oct, 2007 6:00 pm

so meins löpt nun auch

mit 4 funktionen, debug mode, mess mode, recalibrate, und secret menu (über ne bestimte tastencombo)

das mit dem peltier geht echt viel besser als mit nem ptc oder ntc (so hatte ich es erst gebaut)

jetzt muss ich mir nur noch überlegen ob ich den code freigebe oder ob ich 5 euro pro controller nehme

mfg hendrik

Post by **die-zunge** » Fri 05 Oct, 2007 7:38 pm

Hi
Wenns Teil gut is sind 5€ OK
grüßle
Uwe

Post by **lasafreak** » Fri 05 Oct, 2007 7:57 pm

ich bekomme nächste tage leiweise n messgerät dan werde ich mal rumtesten und das teil richtig kalibrieren

bilder kommen wenn ich die camaccus geladen habe

morgen oderso

ich finds selbst gelungen und es hat schon was gebracht

habe beim grünen mal am tec gespielt
direkt 30 mW mehr

Post by **lasafreak** » Sat 06 Oct, 2007 9:30 pm

picturetime

ach ja das sind langzeitaufnahmen (display war ansonsten nicht zu lesen)
deswegen kommt der 130 mW dpss etwas hell rüber

in echt reflectiert die russschicht kaum

jetzt nur noch n hübsches kleines geheuse (hosentaschenformat)

mfg hendrik

Post by **lasafreak** » Sat 06 Oct, 2007 9:31 pm

noch n bild (mehr als 5 fotos durften nicht

)

Post by **juk** » Sat 06 Oct, 2007 9:58 pm

Wandelt der Prozessor die Spannung vom Peltier alleine, direkt ohne weitere Verstärkung? Ist eine Bereichsumschaltung möglich?

Welchen Meßbereich/Auflösung bekommst du damit hin?

Wie kalibrierst du denn? Einen Heizwiderstand sehe ich nicht... Direktkalibrierung mit Laser und vergleichsmeßgerät?

Post by **lasafreak** » Sat 06 Oct, 2007 10:03 pm

unter dem atmel µC ist noch ein 8 pin verstärker ic.

momentan habe ich noch keine umschaltung für bereiche drauf, danke für den tip

maximum ist momentan 388 mW+ und für leute die nen wärmefressenden laser erfinden wollen auf 100 mW minus xD

kalibriert habe ich ihm mit nem laser wovon ich die leistung ca weis (nächste tage bekomme ich n kalibriertes messgerät und werde ich mal richtig einstellen und ein pahr tests machen)

Post by **lasafreak** » Sun 07 Oct, 2007 12:03 am

so ich habe denn beschlossen das ich das ganze einfach mal umsonst hier veröfentliche

sind ja immerhin eine grosse familie

also hier schonmal schaltpläne (2 stück, einmal der programmer und einmal das messgerät selbst):

http://henk.struick.mine.nu/power/

ne beschreibung wie man kalibriert und den code in den controller bekomt werde ich noch machen

den code gibts dann demnächst auch hier (will erst sicher wissen das das teil leuft wie es soll

)

mfg hendrik

Post by **thomasf** » Mon 08 Oct, 2007 8:15 pm

Hi,

nimm doch einen Mega8 dafür, der ist kleiner und kann das gleiche wenn nicht sogar mehr.

so richtig habe ich das prinzip noch nicht verstanden, du misst die spannung gegen masse die vom peltier kommt oder wie? was ist bei dir mit dem heizwiderstand passiert????
braucht man den nicht???
wie soll man das am besten aufbauen????

bitte vergiss die vollständige beschaltung des spannungsreglers nicht:-)

also ich werde wohl auch einen test starten müssen, bei diesem guten vergleich zu den teuren messgeräten macht mich das neugierig:-)

Gruß Thomas

Post by **juk** » Mon 08 Oct, 2007 8:40 pm

Du betreibst den OP-Amp Open-Loop? Weshalb machst du das?

Das ist gar nicht gut...

Post by **thomasf** » Mon 08 Oct, 2007 8:45 pm

Hi nochmal,

ja bei der OP beschaltung habe ich mich auich etwas gewundert, aber ich bin kein spezialist was analogtechnik betrifft:-)

evt wäre ein subtrahierer mit kleiner verstärkung von vorteil, so kann man noch etwas am offset machen??? aber wie gesagt davon habe ich wenig ahnung:-(

gruß thomas

Post by **juk** » Mon 08 Oct, 2007 8:52 pm

Sagen wir mal so, eigentlich geht das gar nicht, so wie er es gezeichnet hat.

Ein OP-Amp hat Open-Loop eine riesige Verstärkung, ca 1Million fache Verstärkung. Lege ich an so einen Open-Loop beschalteten OP-Amp jetzt eine winzig kleine Eingangsspannung an, so wird die mit der Leerlaufverstärkung von 1Million verstärkt. Lege ich also 1mV an, so würde der 1000V ausspucken wollen, geht natürlich nicht, also geht der in die Begrenzung.

Außerdem ist so ein Open-Loop beschalteter OP-Amp nicht sonderlich Stabil, in jeder hinsicht...

Post by **lasafreak** » Mon 08 Oct, 2007 9:00 pm

also

der opamp scheint gut zu laufen (das ist das allererste mal das ich nen opamp verwendet habe)
übrigens der lm386 hat ne interne schaltung die ihn limitiert auf 20 fach vergrösserung
mit nem externen condensator kann man bis 200 fach gehen

stabiel scheint es zu sein (das ganze mal 5 stunden laufen lassen mit datenlogger dran und es ist nur ab und zu mal von 0 auf 1 mW gesprungen )

den mega8535 habe ich genommen weil der zufällig rumlag

des weiteren... ich hoffe das morgen das messgerät komt und ich ne runde kalibrieren und rumtesten kann

wens dan leuft komt der code direkt online

lötarbeit = ca 30 minuten
ich habe total 45 euro gezahlt (finde das geht)

das mit dem wiederstand war etwas anders
halt ein ntc der schwarz war und von 5 volt an den ADC ging und dan noch ein poti um einen einstellbaren spannungsteiler zu bauen.

nachteil davon war das halt jedes mal der wiedstand anders ist in verschiedenen tempraturen

das mit dem heizwiederstand der hier benutzt wird habe ich ja noch nicht so ganz begriffen :S

denn wenn die tempraturunterschiede 0° sind macht das peltier 0 volt
es generiert voltage die linair zum tempraturunterschied von beiden seiten ist soweit ich das begriffen habe.

auf jedem fall scheint es schon so einigermassen zu stimmen (ohne richtige kalibriertung)

beim dpss kommen immer 128 bis 131 raus und bei nem 5 mW pointer 4 bis 5

meinen jetzt leider halben roten messe ich auf 96 mW

bin mal gespant wieviel die werte abweichen mit nem profi gerät

weitere planung ist wenns funktioniert das hier:

noch ein amperemesseingang
ein voltmesseingang

Serieler anschlus um daten zu loggen mit nem Vb program
(zb leistung gegen voltage/amperage messen oder leistung über bestimte zeit messen)
und das ganze dan in schönen grafiken auszeichen können

des weiteren kann man als messkopf durchaus ne fotodiode anscliessen nur stimt das ergebnis dann nicht

von daher werde ich vieleicht noch ein fotodiodenmessprogram einbauen
(also mit linie von der fotodiode (ist ja wellenlängenabhängig))
weiss jemand zufällig ne geeignete fotodiode die auch einen relatief grossen durchmesser hat??

mfg hendrik

Post by **juk** » Mon 08 Oct, 2007 9:14 pm

Ok, das erklärt es dann natürlich, wenn der intern schon entsprechend beschaltet ist.

Wie gesagt, ein normaler OP-Amp, mit einem V0 von ca. 1Million würde einfach nur in die Begrenzung gehen, bzw sonst wie rumspinnen.

Aber da kann trotzdem etwas nicht stimmen, der LM368 ist laut Datenblatt eine Präzisions-Spannungs-Quelle.

LM368-10 währen 10V, LM368-5 währen 5V usw....

Sicher, das es ein LM386 ist?

Das mit dem Heitzwiderstand ist einfach, der dient zur Kalibrierung.

Du heizt damit mit bekannter Leistung (P=U*I) und stellst dann den gemessenen Wert auf den Heizwert ein. So kannst du verschiedene bekannte Heizleistungen vorgeben und den Meßwert ablesen/kalibrieren bzw. sogar eine ganze Kalibrierkurve ablegen.

Zur eigentlichen Messung heizt du natürlich nicht mit dem Vergleichswiderstand, sondern mit dem Laser.

www.LaserFreak.net

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