Projeye Genel Bakış

Bir ışık gösterildiğinde ışığın kaynağını (Doğal ışık, Floresan Ampuller, LED Ampuller, Akkor Ampuller, Alev - Orman yangını) belirleyebilen mikroişlemci tabanlı bir cihaz geliştirmem gerekiyor. Bu aşamada, sadece görünür ışık dikkate alınır.

Araştırmamdan, ışık kaynağını ayırt etmenin tek yolu, emisyon spektrumunu analiz etmek ve bunu bilinen değerlerle yakından eşleştirmektir . Misal:

Dikkate alınan çözümler

Işığın RGB kompozisyon oranının ölçülmesi

Çok karmaşık görünmediği için bu rotaya gitmeyi düşündüm, daha küçük cihaz, orman yangın dedektörü olarak daha büyük projeye kolayca entegre edilebilir ve hatta amirim tarafından önerilebilir. Ancak, bazı ışık kaynaklarının yakın değerlere sahip olabileceğinden (bunun bir top parkı dalga boyunda ölçülen yoğunluk) çok doğru olacağından şüphe duyuyorum.

Şu anda baktığım sensör Hamamatsu'nun sadece gerekli dalga boylarına duyarlı S10917-35GT RGB renk sensörü .

Bir kırınım ızgarası filmi ile yüksek çözünürlüklü bir spektrograf oluşturma

Bu rota çok daha karmaşıktır ve ışık kaynağını belirlemek için görüntülerin harici olarak işlenmesini gerektirir. Temel olarak, bir kırınım ızgarası filmi ve yüksek çözünürlüklü bir kamera ile bir spektrograf oluşturursunuz. Görüntü, emisyon spektrum grafiğini çizmek için bir bilgisayar yazılımı ile işlenir ve ışık kaynağını belirlemek için grafiği analiz edebilirsiniz. Geliştirme kılavuzu burada

Ne yazık ki, cihazın birincil hedefinin herhangi bir ağ olmadan kendi başına çalışmasını tercih ettiğimiz için bu çok uygun değil.

Yani, soru

• İlk çözümümde herhangi bir dezavantaj var mı?
• Daha iyi bir çözüm var mı? Tercihen bağımsız bir cihaza sığabilir mi?
• Bu muhtemelen çok zorlanırdı, ancak orada bir ışık emisyonunu analiz edebilen ve seçilen bir dizi dalga boyunda yoğunluk değerleri sağlayabilen bir sensör var mı? Ya da en azından böyle bir cihaz geliştirmeme yardımcı olacak bir şey.

Gerçekten bunu zaten çözmüş birini arıyorsun, sanırım. Ama kendim hiçbir proje bilmiyorum. Bu yüzden tüm önerebileceğim bazı düşünceler.

Spektrometrelerde:

1. $\frac{\textrm{lines}}{\textrm{mm}}$
2. Küçük megapiksel dijital kameralar da ucuz. Bir dizi de kullanılabilir, ancak bu günlerde tüm bir 2D kamera daha ucuz ve daha kullanılabilir görünüyor. Bu yüzden bir dizi ile uğraşmazdım.
3. Bir DVD-RW kullanarak sarı spektral cıva çizgilerini 577 nm ve 579 nm'de ayırabilirsiniz. (Yine de CD ile değil.) Bunu kendim, bir DVD-RW ve bir cıva-argon lambası kullanarak yaptım.
4. Dalgaboyu kalibrasyonu ucuzdur. Sadece bir cıva argon lambası al. Argon çizgilerini ilk dakika içinde alacaksınız, o zaman cıva çizgileri daha sonra hakim olacak. Bunların birleşiminden, kamera piksellerinizi dalga boyuna karşı kolayca kalibre edebilirsiniz. Kalibrasyon için kullanılan Hg-Ar lambaları bana yaklaşık 8 dolara mal oldu, ancak şimdi daha pahalı olduklarını umuyorum.
5. Yoğunluk kalibrasyonu pahalıdır. NIST standartlarına göre izlenebilir standart bir lambaya ihtiyacınız vardır ve bunların 100 saat kullanımdan sonra yeniden kalibre edilmesi gerekir. Kalibre edilmemiş ucuz ampullerdir. Ancak kalibrasyon işlemi gerçek paraya mal olur. Sonra da uygun bir optik düzenleme ayarlamanız gerekir. Ancak, piksellerinizin her birinin vuruldukları dalga boylarının her birine nasıl tepki verdiğini anlamanın tek yolu budur. Açıkçası, bunlardan herhangi birini denemek ve kaçınmak istiyorum ve umarım ihtiyacım yoktu veya sadece standart bir lambanın temel templated yaklaşımını uygulayabilir ve gerçek kalibrasyona para harcamamıştım, elde ettiğim şeyin yeterince iyi olduğunu umuyordum. Ya da sadece rahatsız etmeyin ve "oh, iyi" şeklinde bir denklem ve rakam kullanın ve nasıl gittiğini görün. Muhtemelen, bu adımı atlatabilir ve dikkatlice düşünürseniz yine de yararlı sonuçlar alabilirsiniz.
6. Muhtemelen 450 nm'den 750 nm'ye gitmeyi düşünebilirsiniz, ancak tek bir ızgara ile bir oktavı aşmayı umamazsınız. Aynı piksellerde karışık spektral enerjiler elde etmemek için bir tür filtre dahil etmek isteyebilirsiniz. Ya da sadece endişelenmeyin ve biraz deneme yapın.
7. Optik şaşkınlık, istenmediği yerde yabancı ışık almamak için istenecektir.
8. Tony bana hatırlattı ... dar bir yarığa ihtiyacın olacak - yapabildiğin kadar dar. Ayarlanabilen iki eski tip tıraş bıçağı kullanmayı tercih ederim. Biri sabit, biri hareketli. Ancak stok kartı kağıt kutusu için, dar ve düzgün dar bir yarık oluşturmak için sadece çok dikkatli bir exacto bıçak kullandım.

Tüm bunları, çıktısını alıp kesip sekmeleri katladığım, Elmer'in yapıştırıcısını kullandığım ve esasen kağıttan yapılmış bölmelerle bir kutu oluşturduğum bir kağıt (kart stoğu) kullanarak yaptım. Şaşkınlık, yönlü ışığı emmek ve engellemek için özel koyu akın kullanır. DVD doğru açıda kayar ve daha sonra çıkışa küçük bir kamera yerleştirilir. Bunu evdeki farklı aydınlatmayı gözlemlemek için kendi gözümle kullandım ve bence MÜKEMMEL iyi çalışıyor. Akkor lamba, floresan lamba ve LED aydınlatma kaynakları arasında ayrım yapmakta sorun yaşamıyorum. Ve güneş, bu konuda. Bir DVD-R denedim ve hemen kırmızıda büyük bir kayıp bant gördüm, bu yüzden bu bölgeyi önemsiyorsanız DVD-RW'ye ihtiyacınız olduğunu söylüyorum.

Sanırım tüm bunlar için bazı planlar yayınlayabilirim. Yarık konumu, DVD açısı, vb. Kutu tasarımım tüm DVD-RW'yi kullanırken (çünkü diğer DVD ortamlarına ve / veya CD'ye (farklı bir açıda düşebilmem istedim çünkü iki farklı yaptım) Bu amaç için yerleştirme yuvaları), DVD-RW yüzeyinin sadece küçük bir kısmı gerçekten dahil edilmiştir (doğru şekilde şaşırttıysa). Bu nedenle, DVD'nin parçalarını kesmek için de tüm DVD-RW'yi kullanmayı sevdim. vurgulamak ve ben de bunu yapmak istemedim.

Biraz bilgi ile, kutu DVD için 70 mm vs 40 mm eğim (CD için 1350 ) ve CD için 50 mm vs 40 mm eğim kullandı. 625 .) Yarık, CD veya DVD kutusundaki bir kenardan yaklaşık 10 mm uzaklıkta bulunan 40 mm'lik yüze yerleştirildi.$\frac{\textrm{lines}}{\textrm{mm}}$$\frac{\textrm{lines}}{\textrm{mm}}$

RGB'de:

Bahsettiğiniz RGB sensörü, görmeyi beklediğim gibi, üç sensörün her birinde çok geniş dalga boylarını kabul etti. LED'ler çok geniş tepki aralıklarına sahip olma eğilimindedir (geniş bir dalga boyu aralığında yayar ve alırlar.) Bu sensörün mütevazi bir şekilde çakışan tepkileri vardır. Tüm bunların sizin için ne kadar iyi çalışacağını, bir deneme meselesi olacağını düşünüyorum. Bunun yerine, eğrilerinizi ve sensörün tepki işlevlerini kullanarak servis edilebilir olup olmadığını görmek için bazı bilgisayar kodları uygulayabilirsiniz. Ama senin için yazmaya çalışmayacağım bile. Belki de en iyi şey, aşağı inip sensörü satın almanız ve onunla bazı testler yapmanızdır. İhtiyaçlarınız için iyi olabilir. Ama hızlı bir tarama ile size evet ya da hayır diyemem. Bunu RGB ile de denemedim, bu yüzden '

Eugene adlı kullanıcının frekans hakkındaki yorumunu beğendimde. Akkor ampuller (ve bunu çok hassas bir cihaz kullanarak test ettim - onlarca microKelvin çözünürlüğü ve NIST standartlarına göre izlenebilen yüzlerce microKelvin doğruluğu, bu tür şeyler üzerinde çalıştığım için) AC döngüsü sırasında genliklerinin yaklaşık% 3'ünü değiştirecek 60 Hz'de. (50 Hz ile farklı olacaktır.) Floresanlar, şebeke frekanslarında ve aynı zamanda yüksek frekanslarda çalışır (her ikisi de üretilir ve kullanılır.) Ancak emisyonları, genellikle hızlı tepki sürelerine sahip olan fosforlardan gelir. (Bazı fosforlar yavaştır, singlet geçişlerine yasak üçlüsüne bağlı olarak milisaniye taus sırasıdır. Ancak birçoğu oldukça hızlıdır - mikrosaniye taus.) Burada biraz deneme yapmanız gerekebilir. Ama bunun verimli olabileceğini düşünüyorum, çünkü isterseniz çok dar bantlar için elektronik devreler tasarlayabilirsiniz. Sen' d, amplifikatör zincirini doyurmamanız için sinyali koşullandırma konusunda endişelenmeniz gerekir. Ama bu yapılabilir. Yine de modern LED ampullerde kullanılan frekanslara bakmadım. Ve orada google kadar detaylar için size bırakacağım. Bütün bunlar, bence Eugene'in amacının incelemeye değer bir değeri var.

Şahsen? DVD-RW ile giderdim çünkü bunu yapmak konusunda çok tecrübem var, bunu kolayca, hızlı ve ucuz bir şekilde yapabileceğimi biliyorum ve sanırım ihtiyacınız olan yere ulaşmak için yoğunluk kalibrasyon adımından kaçınabileceğimi düşünüyorum Git. Kameralar kir ucuzdur ve dalga boyu kalibrasyonu için Hg-Ar lambası da periyodik olarak. Neredeyse hiç iş yok. Artı, zaten hiç elektronik olmayan bir el kartı stok kutusu ile farklı ışık kaynaklarını kontrol ederek evin etrafında dolaştım ve çeşitli ışık kaynaklarındaki farklılıkları gözle mükemmel bir şekilde görebildim. Oradan gidebileceğimi biliyorum.

EDIT: Eski bir floresan ampul birkaç görüntü. Biri spektrum boyunca diğeri biraz yakınlaştı. Orada cıva çiftinin çok güzel ayrılması!

Yüklenici olarak Siemen'in OSRAM bölümü için LED'lerin montajında ​​uzmanlaştım. Yani bu şeyler kısmen bu deneyimden geliyor. İlk önce pahalı spektrofotometreler kullandık, ancak bir süre sonra Ocean Optics'e geçtik (çok daha ucuz.) Ama bu arada, tüm bu fantezi kalibrasyon ekipmanlarıyla birlikte kullanılan DVD ve CD'lerle çok eğlendim. (Yukarıda bahsetmeyi unuttuğum kaybolan filament kalibratörleri dahil.) CIE 1931 standardından önce ve 1960'larda daha sonra olan insan yanıt raporlarını inceleyerek zamanımın bir sürü harcadı. Ayrıca 1970'lerin sonlarında ve 1980'lerin başında Edwin Land'in çalışmalarından gerçekten keyif aldım - çok ilginç şeyler.

Jonk ile anlaşacağım, ancak kaynakları tanımlamak için daha basit bir yöntem önereceğim.

Kameralı bir spektrometre oluşturun (DVD veya başka bir kırınım ızgarası kullanarak) Kamera, ızgara ve ekranın birbirine göre hareket edemeyeceği şekilde mekanik olarak sağlam hale getirin.

Kalibrasyon ile uğraşmayın - hiç. Ayrıca kamerada otomatik beyaz dengesini devre dışı bırakmak ve sabit bir beyaz dengesi kullanmak isteyeceksiniz.

Dedektörünüzü, tespit etmek istediğiniz farklı ışık kaynakları örneklerine maruz bırakın ve görüntüleri kaydedin.

Şimdi, saklanan spektrogramlarınızdan hangisinin mevcut spektrogramla en çok eşleştiğini tespit etmek için sinyal işleme yöntemleri seçiminizi kullanabilirsiniz.

OpenCV veya Gnu Octave veya SciPy, benzerlikleri tespit etmek için uygulanabilir yöntemler sunar.

Burada çok sayıda harika cevap var, ancak son sorularınıza bazı özel yorumlar sağlamak için:

İlk çözümümde herhangi bir dezavantaj var mı?

Dezavantajı, rengi değerlendirmek için yalnızca üç veri noktanız (r, g, b) olması ve ayırt etmeye çalıştığınız farklı ışık kaynaklarına bağlı olarak bunları birbirinden ayıramayabilirsiniz. Bu, dijital kameranın beyaz dengesini ayarlamaya çalışırken karşılaştığı sorunla aynıdır ve bazen kamera yanlış tahmin eder ve fotoğrafın renkleri bozulur. Bununla birlikte, bir dijital kameranın aynı beyaz kağıt parçası gibi bilinen bir nesneyi görüntülemesine izin verdiyseniz, muhtemelen ışığın kaynağını çoğu zaman ayırt edebilecektir.

orada bir ışık emisyonunu analiz edebilen ve seçilen bir dizi dalga boyunda yoğunluk değerleri sağlayabilen bir sensör var mı?

Bir ızgara (veya prizma) tabanlı spektrometre tam olarak bunu yapar; dalga boyunun bir fonksiyonu olarak ışık yoğunluğunu sağlar.

Alternatif olarak, sadece birkaç sensör istiyorsanız, basitçe bir silikon fotodetektör alabilir ve ilgili dalga filtresini (renkli cam) önüne yalnızca ilgili dalga boyu aralığının filtreye geçmesine izin vermek için yerleştirebilirsiniz. Bu yaklaşımın bir avantajı, tekli fotodedektörlerin bir dizi dedektöründen daha hızlı çalışabilmeleri ve bir ampulün 60 Hz dalgalanması veya alevin hızlı titremesi.

Kendi spektrometrenizi oluşturmak zorunda değilsiniz , Hamamatsu'dan gelen bu ultra kompakt C12666MA gibi cihazlar rafta zaten mevcut .

15 nm spektral çözünürlük bu görev için iyi olabilir.

DC ve 50/60 Hz'yi ayrı bir sensörle ayırmak da iyi bir fikirdir.

Kameralar RGB sensörlerini tam olarak gösterdiğiniz şekilde çalışır. Yüksek yoğunluklu ışıkta doygun LED renklerini yakalamaya çalışırken deneyiminiz varsa, sınırlamalarını anlayacaksınız, ancak geniş spektrumlu fotoğraflar için iyi çalıştığını biliyoruz.

Neyi ölçmek istediğinize bağlıdır.

Örneğin beyaz ışık sadece gözlerimizdeki RGB sensörleri algımızdır ve olay ışığı bizi gün ışığı beyazının sadece Mavi ve sarı-kırmızı fosfor dönüştürülmüş ışığın dengesi olduğunu düşünerek piklerin eşit olmasını sağlar (CIE göz düzeltmesine dönüştürüldüğünde) düzeyleri)

Ancak, bir Halojen kaynağını yansıyan renklerin geniş bir paletinde karşılaştırdığımızda ve gün ışığı 4500-5000'K% 81 CRI Beyaz LED ile karşılaştırdığımızda gerçek oldukça farklıdır. Kaynaktaki eksik spektrum nedeniyle renkler farklı görünüyor.

Doğruluk için, tek umudunuz kalibre edilmiş bir kırınım yöntemi aletidir. Tam renk gamı ​​ile degrade ölçekli kağıttan yansıyan kaba göz küresi olay renkleri için bir RGB kamera çalışacaktır. kalibre edilmiş bir RGB sensör / dedektör ünitesi ve yazılımı ile yeterince yakın. Ancak sektörde böyle yapmıyorlar, ancak temel olarak kağıt tarayıcılar tarama başlamadan önce dahili RGB + S / B kalibrasyonu ile çalışıyor.

Profesyonel ışık spektrumu analizörleri x, y, u, v ve diğer birçok beyaz ışığın parametresini ölçer.

Bu eski bir sorudur ve çözümün ne olduğunu merak ediyorum, ancak cevaplara baktığımda oldukça açık bir çözüm görmemek beni oldukça şaşırttı.

İlk olarak, tüm spektrumu analiz etmenize gerek yoktur. Sadece kaynakların ayrılmasını en üst düzeye çıkaracak şekilde örnekleyin. Nispeten az kaynağınız olduğu göz önüne alındığında, bunu gözle yapabilir veya aslında beklenen spektrumun ayrı bir sürümünde bir PCA veya ICA analizi yapabilirsiniz. Bir avuç spektral bölge seçtikten sonra devam edebilirsiniz.

İkincisi, kızılötesi bölgeyi ciddiye alırım. Öncelikle bir yangının orada bol miktarda emisyonu olacağı için, ama en önemlisi bu bölgedeki sensörler çok yaygın olduğu için.

Üçüncü olarak, istediğiniz ilk bantta yeterince iyi spektral tepki sağlayan ayrı bir sensör veya sensör / filtre kombinasyonu seçin. Dalga boyu ile seçilebilen birçok ucuz filtre, fotodiyot, fototransistör ve PIR cihazı olduğunu unutmayın (tek renkli LED'ler bile bir tutamda çalışabilir).

Dördüncüsü, bunu matematiksel olarak yapıyorsanız, beklenen yanıtlarınızı sensör / filtrenin yanıtına yansıtın ve işlemi bir sonraki önemli bantla tekrarlayabilmeniz için çıkarın. Değilse, üst üste gelip bir sonraki bölgeyi tahmin edin.

Filtrelerin bantları çıkarmak için de kullanılabileceğini unutmayın. İki sensör mükemmel alanı kaplar, ancak yanıtlarının çok fazla çakışması varsa, çakışan bandın çıkarılması ayrımcılığını artıracaktır. .

Bunu iki veya üç kez tekrarladıktan sonra kullanabileceğiniz küçük bir dizi ucuz sensör olacak. Etraflarına bir devre koyun ve yanıtınızı bilinen birkaç kaynakla kalibre edin. Ayırmayı doğru şekilde yaptıysanız, filtre / sensör / devre tasarımınızın hassasiyeti için sadece kaba bir kalibrasyona ihtiyacınız olacaktır.

Bu temelde RGB sensörü fikridir, ancak oldukça keyfi olanlar yerine düzgün ayarlanmış dalga boyu bölmeleri kullanır.

Çok yüksek radyometrik hassasiyete ihtiyacınız yoksa, bunu toplayın, bir ızgaradan geçirin ve görüntüyü doğrusal bir sensör dizisine dökün. Bir mikroişlemciniz varsa spektrumu analiz etmek kolaydır. Tüketici aydınlatma sistemleri titreşim frekanslarında büyük farklılıklar gösterdiğinden, zamansal değişimin tek başına iyi çalışması muhtemel değildir. Spektrumdan ayırt edilmesi zor olan tek şey akkor ve alevlerdir. Bunun için zamansal varyasyonu kullanabilirsiniz, alevin oldukça rasgele olacağı ve akkorun farklı bir 60 Hz bileşenine sahip olacağı varsayılarak çalışabilirsiniz. Elektroniklerin 60 Hz başıboş olma eğilimi olduğunu unutmayın, bu nedenle 60 Hz gürültü değil 60 Hz ışık gördüğünüzden emin olmanız gerekir. Doğrusal sensörler, yapmamanız gereken ucuz ve basit bir parçadır ' t Arayüzle ilgili herhangi bir sorun yaşamayın. Bu 3 kanal ile çalışmasını görebilmenin tek yolu, sadece alevi sınıflandırmaya çalışıyorsanız ve diğer tüm ışık kaynaklarını bir "umrumda değil" yığını içine dökmek olabilir. Bu durumda, akkor veya alev olmak için mavi emisyondan çok daha fazla NIR ile her şeyi makul bir şekilde alabilirsiniz. MWIR dedektörleri ile çalışmaya istekliyseniz, zamansal değişimi atlayabilir ve sadece CO2 emisyon zirvesine bakabilirsiniz. Akkor buna sahip olmamalıdır. Birçok ticari sensör bunu kullanır. akkor veya alev olmak üzere mavi emisyondan çok daha fazla NIR. MWIR dedektörleri ile çalışmak istiyorsanız, zamansal değişimi atlayabilir ve sadece CO2 emisyon zirvesini arayabilirsiniz. Akkor buna sahip olmamalıdır. Birçok ticari sensör bunu kullanır. akkor veya alev olmak üzere mavi emisyondan çok daha fazla NIR. MWIR dedektörleri ile çalışmak istiyorsanız, zamansal değişimi atlayabilir ve sadece CO2 emisyon zirvesini arayabilirsiniz. Akkor buna sahip olmamalıdır. Birçok ticari sensör bunu kullanır.