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[工仪] DIY制作简易USB光谱仪

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发表于 2024-8-11 11:29:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近关注LED灯,护眼、全光谱啥的,就想整个测光谱的,手持上千的价格有点太奢侈了。网上搜DIY的有教程,软件也是现成的,就照着弄了一个。材料基本都是现成的,DVD光盘一张,笔记本USB摄像头一个,主要是壳子不好找,原来想用雪弗板粘,后来发现个玩具枪瞄准镜,比划一下,感觉更好用。主要是方便固定,而且也不用单独再涂黑(降低内部反射影响)


从旧笔记本上拆了一个USB模块,把LED去掉,找跟USB数据线,找到4根线,按顺序焊接好(VCC红、GND黑、D+白、D-绿/灰),插电脑上试试正常。D+、D-焊反了有可能不识别,换一下线序就好。


光栅就从DVD光盘上弄。光盘一般有两层,从边缘划开小口,把两层分开,要上面透明的那层。从上面剪一小块,尽量靠光盘边缘,这块光栅的弧度比较小,出来的光谱线应该比较直。大概是如图所示的意思。


从雪弗板上划一小块,中间对照着摄像头的大小,挖洞,把光盘剪出来的光栅贴在雪弗板上。随便用胶一下,我是用的粘鞋胶


贴的时候注意方向,让光栅线的方向,垂直于摄像头的长边方向。


然后就是拆开瞄准镜,把其中没用的东西都清理掉,摄像头模块套上光栅后,倾斜着放进适当位置,角度和轴线保持在30度左右。


内部相互结构关系如下


拿不准的话,可以一边放,一边拿个手电筒,从瞄准镜的位置沿着轴向往里照。打开Theremino_Spectrometer软件看右上窗口摄像头看到的图像是不是彩色条纹,尽量让条纹保持竖直,并尽量靠近摄像头中间位置。倾斜可以旋转光栅方向来调整,光斑的位置可以调节摄像头和入射方向的倾斜角度。位置确定后,点热融胶固定。


最后在入射口拿雪弗板做一个狭缝。尽量长边保持平直,宽度一般是越窄越好。但考虑到摄像头灵敏度低,光强不够时可以开宽一点,光谱分辨率会差一些,看看大概的话影响不大装到前面的时候,尽量保持长边方向和摄像头电路板的短边方向,也就是光栅条纹的方向平行。


然后就可以上接电脑试了。软件就用Theremino_Spectrometer。用之前先根据摄像头中光谱图的位置,先设置下输入图像的计算区域也就是起始x(方框最左)、结束X(方框最右)、起始y(方框最下)、y值(方框宽度)。注意下这个y值指的是宽度,不是坐标位置。然后进行光谱位置校准。可以用日光灯管。用它的436nm和546nm两个尖峰来标定。如果有其它确定光谱的光源也可以。


这是我测的


这是说明书中测的,总体看着还是很一致的。


然后就可以进行测量了。首先是对着窗户拍的。天有点阴。


简单测了几个灯泡的光谱,大概看看意思。跟天空相比,蓝光部分确实强不少。


飞碟形灯


球泡灯


老的玉米灯。


这种做起来简单,材料也好好,看看大概趋势还是挺不错的。

最后附上软件,解压的doc文件里有软件帮助,包括光谱仪怎么做的详细说明。 因为附件体积限制,只留 了中文和英文,应该够用了

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554032808 + 21 牛,折腾护眼灯的福音

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发表于 2024-8-11 12:36:26 | 显示全部楼层
楼主这个制作牛逼啊,实名佩服
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发表于 2024-8-11 12:59:09 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
软件实现的光谱仪功能 硬件部分只需摄像头和色散装置
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发表于 2024-8-11 13:03:08 | 显示全部楼层
真是脑洞大开
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发表于 2024-8-11 13:11:37 | 显示全部楼层
用三菱镜应该也可以做吧?
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发表于 2024-8-11 13:16:57 | 显示全部楼层
谢谢分享,学点东西
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 楼主| 发表于 2024-8-11 13:43:24 | 显示全部楼层
tomyluo 发表于 2024-8-11 12:59
软件实现的光谱仪功能 硬件部分只需摄像头和色散装置

这是硬件实现光谱仪,不是软件实现的,软件只是做简单的统计和标定用的。

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发表于 2024-8-11 14:11:21 | 显示全部楼层
谢谢分享,技术贴
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发表于 2024-8-11 14:52:30 | 显示全部楼层
物理天才才这样了设计,
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发表于 2024-8-11 15:18:24 | 显示全部楼层
摄像头应该会影响测量结果吧
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 楼主| 发表于 2024-8-11 15:57:05 | 显示全部楼层
亚历山大 发表于 2024-8-11 15:18
摄像头应该会影响测量结果吧

肯定是有影响的,不然也不会一台光谱仪卖上万了。
当个玩具,一般看看原理性的够用了。
摄像头前还有红外截止滤光片,有条件最好是把那个去了。我这个摄像头我看镜头好像有胶,就没拆。
我这个像素低,老的电脑上30w的,有条件最好换分辨率高的,光谱分辨率也能高点。
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发表于 2024-8-11 16:16:47 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
坛里的高手就是多,自已能造这设备,了不得。
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发表于 2024-8-11 16:25:30 | 显示全部楼层
高端产品啊
感谢分享哈
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发表于 2024-8-11 17:04:56 | 显示全部楼层
顶!大家努力把这新颖的项目,送上精品贴
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发表于 2024-8-11 17:09:20 | 显示全部楼层
很高大上啊
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发表于 2024-8-11 17:27:44 | 显示全部楼层
感觉有点高大上啊,这才是有技术的DIY
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发表于 2024-8-11 17:32:45 | 显示全部楼层
这个好厉害
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发表于 2024-8-11 17:39:54 | 显示全部楼层
看光谱图感觉效果不错啊。
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发表于 2024-8-11 17:53:08 | 显示全部楼层
这个厉害了
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