Всем привет.Данная статья писалась для конкурса на одном из эдентичных ресурсов.И я не могу не опубликовать ее здесь.Пользуйтесь Братья и Сестры.(если возникнут вопросы спрашивайте помогу).
Специально для ресурса Оlkpeace.org

Спектрометр своими руками !!! (колибровка и измерение спектра).

Друзья , все те кто занимается растеневодством (в не стественной среде,боксы,теплици и.т.д.). Вы все сталкиваетесь с проблемой освещения . А именно соответствует ли спектр излучаемого света , потребностям культуры?

Нас интиресует спектр - синий 430nm и 455nm и красный 662nm и 665nm.


Для того чтобы получить данные об спектре света нужен спектрометр.Но цены на эти приборы достаточно высоки , так как в основном это лабароторные приборы.Конечно их функционал богат как в техническом плане , такк и на програмном.

Нам такой функционал не нужен. И мы сделаем себе простой спектрометр (практически из подручных средств).
Разыскивая информацию в интернете нашел достаточное количество инструкций по сборке этого прибора.Но увы они были не исчерпывающими и не содержали полной информации о возможных нюансах, в процессе сборки.Путем опыта я с ними сталкивался и встатье подробно опишу их.

Пошаговая инструкция по сборке спектрометра.

Для этого нам понадобится :
1) Веб камера .
2) DvD диск.
3) Коробка (подойдет из подобуви,желательно детской.) не больших размеров.
4) Пластиковая карта от сим .
5) Рейка 40 см х 1см х 1см .
6) Супер клей.
7) Изолента (черная).

Начнем с DwD диска. Эта делаль будит выполнять функцию дифракционной решетки .
Возьмите концелятрский нож либо шило.И разслоите диск.Нюанс - отделяйте верхний слой с этикеткой от нижнего слоя (не деформируя нижний слой и исгибая верхний - это позволит получить чистую поверхность ,без остатков алюминиевого напыления).В не которых статьях в водят в заблуждения рекомендуя использовать СD диск . CD диск будет очистить очень не просто. Я пытался сделать это при помощи скотча, но тщетно.
Под спойлером сравнение CD и DwD.

Разслоить DwD диск достаточно легко - надо канцелярским ножом окуратно потдеть одну из пластин.


Теперь разметим нужную область . Нюанс - Вам надо выбрать участок таким образом , чтобы центр внутренней окружности совпадал с симетрией вырезаемогй части .(если этого не сделать разложение светового потока будет несколько искоженна и Вы сталкнетесь с проблеммами при колибровке и в дальшейшем прибор будет иметь большую погрешность).

После того как Вы вырезали нужный кусочек его не обходимо отмыть от некого налета , промываем в спирте либо спиртовой салфеткой.

Разбераем вебкамеру. И сразу извлекаем из нее ИК фильтр (он будет мешать).Для того чтобы извлечь ИК фильтр оккуратно открутите обьектив камеры.

Теперь оккуратно шилом или иголкой извлекаем ИК фильтр.


Теперь необходимо собрать станину для камеры,из рейки.Нюанс - Угол плоскости на которую будет закреплена камера должен быть равен углу в 45 градусов.

Устанавливаем в нее камеру заием , Нюанс - проводим колибровку диафрагмы камеры , примерно таким образом. Крепим на противоположный конец какую либо карточку с текстом и вращая обьектив добиваемся лучшего фокуса текста.
Пример на фото (приведенные 20 см это условная единица, у Вас это растояние равно длине Вашей коробки - корпуса.)

Затем крепим нашу дифракционную решотку из DwD диска.
У меня получилось так.

Теперь поместим камеру в корпус. Вырезаем в корпусе прорезь на против обьектива камеры , примерно 2-3 см шириной. (Я использовал коробку из под коробки , от бакомайзера Smok.)



Нам также надо зделать аналогичную прорезь и на верхней части коробки , затем при помощи пластиковой катрочки делаем щель 0.5 мм . Я просто порезал карточку пополам и просунув между двумя половинками в двое сложенный лист тетради , склеил их двумя полосками такойжэ карточки.
Фото крышки с сужающей щелью.


Нюанс - сужающая щель должна находится в тойже плоскости , что и обьектив камеры. В противном случае - согласно правилу - Угол падения ,равен углу отражения . Будет работать мимо обьетива камеры либо с искажением.
Обрезаем лишние и обклеиваем черной изолентой участки срезов .
Вот так получилось у меня .



Спектрометр собран.Но еще не готов , для того чтобы получать достоверные данные его не обходимо отколибровать .

Колибровка спетрометра .
Для этой процедуры нам понадобится люминисцентная лампа(если такой нет то можно использовать ЭЛС лампу).
Так жэ надо зарегистрироватся на сайте.Сервиса SpectralWorkbench.org . У них размещен бесплатный вэб софт для спектрального анализа . Так жэ есть форум с многими публикациями по пематике спектрального анализа.https://spectralworkbench.org/capture
Инструкция процедуры колибровки спектрометра.(копипаст - не стал переписывать тоже самое )

Для этого вам будет необходимо получить снимок спектра люминесцентной лампы, желательно — большой потолочной, но подойдет и энергосберегающая лампа.
1) Нажимаем кнопку Capture spectra
2) Upload Image
3) Заполняем поля, выбираем файл, выбираем new calibration, выбираем девайс (можно выбрать мини спектроскоп или просто custom), выбираем какой у вас спектр вертикальный или горизонтальный, чтобы было понятно спектры на скриншоте предыдущей программы — горизонтальные
4) Откроется окно с графиками.
5) Проверяем, как повернут ваш спектр. Слева должен быть синий диапазон, справа — красный. Если это не так выбираем кнопку more tools – flip horizontally, после чего видим, что изображение повернулось а график нет, так что нажимаем more tools – re-extract from foto, все пики снова соответствуют реальным пикам.

6) Нажимаем кнопку Calibrate, нажимаем begin, выбираем синий пик прямо на графике (см. скриншот), нажимаем ЛКМ и открывается всплывающее окно еще раз, теперь нам надо нажать finish и выбрать крайний зеленый пик, после чего страница обновиться и мы получим откалиброванное по длинам волн изображение.
Теперь можно заливать и другие исследуемые спектры, при запросе калибровки нужно указывать уже откалиброванный нами ранее график.

Так выглядит эталон .

Мне удалось от калибровать свой прибор на 10 , что довольно не плохо. Нормой считается 12-16 балов (это согластно софта, этого сайта средняя , желтая .Мне удолось откалибороватся в зеленой на 10 балов, уверен у Вас тоже получится.)
Провел замеры LED светильника (собственной сборки, на диодах так называемого Ful спектра,надо отметить что иследования показали , что спектрт не соответствует заявленным виличинам.И надо добавить диоды красного спектра 660nm.) Знал бы я об этом не собери свой спектрометр.
Вот мои замеры своего светильника.

Вот и все .Теперь в Вашем арсенале стало на один инструмент больше.Теперь Вы точно можете с коректрировать освещение Ваших растений , согласно их потребностям.

********** Источником первоначальной информаци для меня был сайт https://publiclab.org/home
Иные найденные источники были не полноценны либо искажали информацию.

Уже не единожды обсасывались и конструкция эта, и spectral workbench. Игрушка не более.
Во-первых, калибровать нужно по достоверным пикам. И только потом по этим настрйокам можно смотреть других источников. Если калибруешь по тому же источнику, по которому проводишь измерения - то и данные будут такие, под которые сам подгонишь.
Во-вторых, оно не покажет нормально процентное сотношение пиков из-за того, что камера говно. Собственно такие высокие цены на спектрографы значат именно благодаря тому, что в них используются сверхчувствительные камеры расширенного диапазона. Большинство пиков просто зарезаются (как например режется громкий звук в китайских наушниках).
В-третих, 730нм дешевые камеры почти не фиксируют, т.к. он уже на грани человеческого зрения. Т.е. его интенсивность по факту значительно выше, чем показывается на графике.
Сам баловался, да ни на что кроме баловства оно не пригодно

LED

Красно-синий досвет на 36Вт

ЭСЛки



Собственно на графиках даже видно как зарезаются реальные пики.

спектры меряют. задроты!

Вот спектр свыше 665nm нам вовсе и не нужен.Вы что лабораторный прибор хотите?
А судя по Вашим скринам замеров Вы так ине научились колибровать прибор.И самое главное не читали как проводить саму процедуру колибровки и замеров. Засветы у вас.Вам нужен пред фильтр понижающий интенсивность.


А хрень всякую пишут люди вроде тебя.Ну об этом жэ говорит и подпись профиля(твоего заметь)

я вижу спектр, но какое количество какого в нем? Может линза из двд не пропустила? Это все равно что измерять спектр фоторезистором.

Добавлено спустя 52 секунды:
солнышко замерь!

UsefulHemp, вот камрад все верно сказал Это в тему засветов.


ОК, тебе не нужен

Согласен по поводу дифрекционной решотки из DwD диска, в место нее лучше использовать призму(стоит копейки).
Но и тут повтарюсь - погрешность данного прибора составит не более 1 nm , что не критично для наших целей.
И еще - если абстрагироватся от не обоснованной писанины на форумах о спектре с выше 665nm , то дайте научное обьяснение влияния спектра на растения с выше 665nm ?

Бро я не хочу в падать в полемику и кому либо, что то доказывать. Для моих скромных целей эта поделка и ее возможности достаточны.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1 ... 0%BD%D0%B0
Реально, прежде чем вдаваться в такие тонкие материи как спектры - сначала стоит изучить теорию.

Поддержу предыдущих ораторов, сам собирался заморочиться подобным,
возможно имеет смысл если заморочиться нормальной дефракционной решеткой от ювелирного спектроскопа
и парой лазеров для калибровки
но опятьже дальше пиков далеко не уйти, поскольку волновой эффект света всеравно не победить

даже заводские спектроскопы с бюджетом до 500 баксов даже с фукцией измерения PPFD хрень, так как большинство ограничены диапазоном измерения до 50К люкс

Хорошо .
Вики пишет - Эффект усиления Эмерсона, или просто эффект Эмерсона — усиление эффективности фотосинтеза при одновременном облучении хлоропластов светом с длинной волны в 670 нм (коротковолновый) и 700 нм (длинноволновый красный свет).

Усиление эфективности, соглашусь . Тогда возникла необходимость в расширении возможности Спектрометра и его усовершенствования , а именно заменить камеру на более мощную (только и всего).

Вот что по этому поводу написанно на сайте OSRAM


Вы так критикуете самоделки , как будто у обычного обывателя есть возможность провести замеры иными способами или лабораторные приборы находятся в доступных ценовых диапазонах. Я решительно не понимаю подобных нападок. Хорошо когда человек помогает указывая на ошибки или не дочеты.
И еще больше бесит когда всякие рукожопые личности пишут грязь.

Ладно давайте будем верить всему что написанно на страницах продавцов (хоть Эбей хоть Али или других магазов, и удивлятся потом что за фигня ? почему растишка хилая?).

Сейчас опрос сделаю в начале темы - если народ посчитает информацию не кчемной ,попрошу удолить.
P/S Всем мира.

UsefulHemp, те диоды что ты привёл это досвет к солнечному спектру, глянь картинку это теплица со стёклами

"где дополнительное освещение требуется для повышения производительности"

"заменить камеру на более мощьную"
как бы 700nm лимит в который ты упрёшься, когда изначально речь о спец технике, бытовые оптические устройства не применимы

Я думал об этом Бро. Читал на одном форуме о фотодиодах и спец сенсорах аналоги их применяются в спец приборах и цена их тоже спец.
А если говорить о пределе 700nm , нам дальше ведь не надо ? к этому мы ведь пришли выше?

OSRAM на этой странице пишет что светильники этой серии могут использоватся как оснавной источник света а не как досвет.
Да и в условиях гроубокса мощности в 300 ват многим будет достаточно.
Не знаю Братья я хотел зделать добро и только.
Опрос составил, не нужно удолим , нет проблем.
На этом ресурсе более публиковать ни чего не буду (хотя планы были).

UsefulHemp, не парься, модеры когда увидят сами удалят и дадут красную, это же садоводство..

я морочился этой темой в контесте понять спектр, светильника в котором 150W диммируемого белого и 22W 660+730nm в соотношении 12к2, желая определить сотношение для имитации заката, но в моём случае бытовыми средствами это невозможно, здравый смысл и глаза будут более действенным инструментом

UsefulHemp, ты просто не правильно позиционируешь статью - это просто познавательная статья как сделать игрушку. Познавательно, но практической пользы от нее не много

Ок .
Тупо покупать диоды и верить на слово в чуш которую пишу в описании гораздо эфективней .?
Тупо купить матрицу и запитать ее драйвером в хрен знает сколько вольт и ампер (главное чтобы ярко светило), это тожэ гораздо эфективней.?
Посмотреть на излучаемый свет и на глаз определить его спектр тоже гораздо эфективней.?

Тогда какого хрена вы мерите PH ? применяете калькулятор для удобр? Просто мешайте на глаз и пробуйте на язык. Так жэ эфективней! Поможем Лукойлу!


Бред

Я пологал что будет масса людишек , что даже не прочтут и обзаца и даже на половину не вникнут, а станут печатать пакости. Но честно говоря от Вас друзья этого не ожидал.
P/S Спасибо всем. Всем мира.

Покупай проверенные компектующие.
Не нравится? Хочется самому во всем убеждаться? Покупай нормальный спектрограф. Погрешность этого ты даже посчитать не сможешь

Зачем я теперь как все буду на глаз спектр смотреть.

В видеонаблюдении успешно используется ИК подсветка до 950нм. Вообще неясно, откуда вы взяли предел в 700нм для матриц. Пульт ИК видно даже в камеру телефона
Имхо, с хорошей матрицей и калибровкой можно получить достаточно информативные данные.
Это совсем не то же самое, что мерять спектр фоторезистором

otlichnaia informacia!
kupit spektrometr legko skazat 2 shtuki baksov stoit

eslib ia nashol etu statiu ranshe mojet bit ne pereshol bi na brendovie diodi poskolku oni doxrena stoiat
no pereshol kakras i za otsutstvia proverit pokazateli (1,5 goda muchalsa s etimi kitaiskimi svetilnikami) vegetacia shla normalno cvetenie nexrena ne cvelo

i reshil sobirat tolko na diodax cree poskolku oni ukazivaiut to shto est na samom dele

vsotaki takuiu shtuku soberu obiazatelno budet xot s chego ottalkivatsa

spasibo chuvak!
xoroshego urojaia vsem

Пару слов по поводу калибровки: две точки можно откалибровать лазерной головой из убитого двд от компа, а ещё две покупными синим и зелёным лазерами.

Я хотел на основе этой штуки сделать типа спектрофотометра, чтобы микромоли сразу получать..
Идея была, как мне казалось, достаточно реальная.
Микромоли можно высчитать из люксов, более-менее точный люксметр найти не проблема.
Но для этого перевода надо знать спектр лампы. Спектр, в полном понимании, это значения интенсивности света на каждой длине волны.
Хоть на том сайте спектр и отображается в виде графика, на котором к примеру горбик красного выше горбика синего, но это не интенсивность.
Этот сайт просто показывает что в спектре есть к примеру синий, красный фиолетовый или что-то еще, а сколько его там, он не показывает....

Может для кого-то это было очевидным, но я понял не сразу... Идею похоронил)

Всем известно, что спектрограф очень дорогая штука, но можно сделать его и самому. Для рукастых агрономов есть очень интересная статья
Спектрометр из смартфона, картона и осколка DVD-диска: смотрим на спектры лампочек, фонариков, солнца
PS. Мопед не мой, я просто разместил объяву.

Первый и пофик

del