25美元可以做什么？你可以擁有一個(gè)自己的光譜儀！

2019 Hackadayprize 中國(guó)區(qū)賽事正在火熱報(bào)名 ing，我們將為大家介紹在過(guò)去幾屆 Hackadayprize 中獲獎(jiǎng)的作品，希望能給你帶來(lái)啟發(fā)！快點(diǎn)來(lái)報(bào)名參賽，12.5 萬(wàn)美元的終極大獎(jiǎng)在等你認(rèn)領(lǐng)：https://www.cirmall.com/hackadayprize_2019

AMS 制造了幾個(gè)有趣的傳感器，包括我在 STM32 Sensor Tile 項(xiàng)目中使用的 CCS811 空氣質(zhì)量傳感器和 AS7262 6 通道光傳感器，它現(xiàn)在出現(xiàn)在 Adafruit 剛剛宣布的分線板上。 AS7262 提供 6 個(gè)可見(jiàn)光（430 至 670 nm）通道，分辨率為 40 nm FWHM。 AS7263 還有另一種類(lèi)似的 AMS 傳感器，它在近紅外（600 - 870 nm）提供六個(gè)通道，分辨率為 20 nm FWHM。

我想通過(guò)將它們組合到一個(gè) pcb 上來(lái)設(shè)計(jì)這兩個(gè)中的簡(jiǎn)單光譜儀。 這個(gè)想法的問(wèn)題是它們都具有相同的 I2C 地址，因此我不得不使用 I2C 多路復(fù)用器。 然后存在同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和讀取時(shí)間以構(gòu)建適當(dāng)?shù)?12 通道頻譜的問(wèn)題。 這些都是可控制的問(wèn)題，當(dāng)我發(fā)現(xiàn) AMS 已經(jīng)擊敗了我這個(gè)想法時(shí)，我很期待將它們解決。

AMS 想到將傳感器與不同濾波器相結(jié)合（這就是它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)相對(duì)較窄的 20 nm 光譜分辨率）并不奇怪，就像我一樣。 但是他們做得對(duì)，為其中一個(gè)傳感器配備了一個(gè)主 I2C 總線，以便管理并與其他兩個(gè)正確同步。 是的，這是正確的，在 3 芯片 AS7265X 套裝 AMS 已經(jīng)提出（AS72651 作為主設(shè)備，AS72652 和 AS72653 作為從設(shè)備）現(xiàn)在有 18 個(gè)獨(dú)立通道，跨越 410 到 940 nm 范圍，具有 20 nm FWHM 分辨率。 在兩個(gè)轉(zhuǎn)換周期（最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為 5.6 毫秒）后，可以讀出完整的 18 個(gè)通道。 傳感器還可以控制指示燈 LED 以及用于照明的光源 LED，以匹配傳感器的光譜響應(yīng)。

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這里的想法是所得到的裝置是反射光譜儀，當(dāng)被分析的物體沐浴在與（濾光的）光電探測(cè)器的靈敏度相匹配的光線下時(shí)，它將工作得最好。 測(cè)試對(duì)象的化學(xué)組成將決定反射或吸收多少光，并且可以建立已知材料的特定光譜響應(yīng)的目錄以允許識(shí)別許多未知的光。

在最初的設(shè)計(jì)中，我選擇了一個(gè)廣譜 5700 K 90 CRI LED 和兩個(gè)紅外 LED（一個(gè)峰值在 850 nm 處，一個(gè)峰值在 940 nm 處）。 我們的想法是使用寬帶照明收集 18 通道光譜，然后再使用一個(gè)或兩個(gè)紅外光源。 后者將提供區(qū)分和識(shí)別有機(jī)化合物以及分析植物和動(dòng)物物質(zhì)所需的特征，無(wú)論是在野外，在花園中還是在餐桌上。

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pcb 本身設(shè)計(jì)得盡可能緊湊，同時(shí)保持易于組裝，美觀和功能。

我還有幾個(gè)問(wèn)題需要解決。 AS72651 要求將固件加載到連接的 SPI 閃存中。 我仍然不確定在哪里獲得固件，如何加載它，甚至是否需要通過(guò) SPI 端口（我沒(méi)有暴露到電路板邊緣）或通過(guò) I2C 完成。 另外，我不知道主總線是否需要上拉電阻（這在 EM7180 主總線上是必需的，但在 MPU9250 總線上是不需要的，所以我添加它們以確保）。 我也找不到隨處可售的三款芯片組。 最后，我認(rèn)為 AS72651 數(shù)據(jù)手冊(cè)中的參考設(shè)計(jì)有幾個(gè)明顯的錯(cuò)誤，但很難確定。 我已經(jīng)發(fā)送了 AMS 電子郵件，提出了我對(duì)參考電路的疑問(wèn)和想法，但還沒(méi)有聽(tīng)到過(guò)窺視。 我訂購(gòu)了 AS7265X 評(píng)估套件（ 130 美元 ），所以我至少會(huì)有一個(gè)工作版本來(lái)檢查和啟動(dòng) Arduino 草圖開(kāi)發(fā)。

這有望成為一個(gè)有趣且非常有用的項(xiàng)目，它應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小型 18 通道光譜儀，能夠?yàn)槲遥ɑ蛉魏纹渌说模┨峁┗A(chǔ)。

該項(xiàng)目都是開(kāi)源的（至少我的部分是這樣）所以任何人都應(yīng)該能夠在我開(kāi)始工作后復(fù)制它。 最好的部分是總成本（一旦我確實(shí)得到了錯(cuò)誤并弄清楚如何使它全部工作）應(yīng)該以低于 25 美元的價(jià)格出售。 如果我最終在 Tindie 上銷(xiāo)售這些產(chǎn)品，我當(dāng)然需要收取更多費(fèi)用，但無(wú)論我最終收取的費(fèi)用肯定會(huì)在 AMS 要求他們的評(píng)估套件之下！

如果你對(duì)這個(gè)項(xiàng)目感興趣，想獲取完整信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：

https://hackaday.io/project/143014-compact-25-spectrometer

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與非網(wǎng)編譯內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！

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有人說(shuō)硬件技術(shù)將很快達(dá)到極限，而在我們看來(lái)，硬件創(chuàng)新，尤其是中國(guó)硬件工程師的創(chuàng)新，還遠(yuǎn)未走到盡頭，而只是剛剛開(kāi)始。作為致力于為全球硬件開(kāi)發(fā)者提供技術(shù)共享服務(wù)的平臺(tái)，與非網(wǎng)母公司 SupplyFrame 旗下最大的全球硬件開(kāi)發(fā)者社區(qū) Hackaday.com 已連續(xù)五年舉辦全球硬件開(kāi)發(fā)者大賽 Hackadayprize，有超過(guò) 3000 多個(gè)硬件團(tuán)隊(duì)在這個(gè)賽事中互動(dòng)交流、切磋技藝。

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這個(gè)《硬件改變世界》系列，我們挑選在前幾屆 Hackadayprize 大賽中獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀作品加以展示，硬件技術(shù)可以多有意思，硬件開(kāi)發(fā)者可以多有創(chuàng)意，從這些作品中你可以看到。



2019 年 3 月，Hackadayprize 中國(guó)區(qū)賽事將隆重開(kāi)啟，我們很期待看到國(guó)內(nèi)的硬件開(kāi)發(fā)者大開(kāi)腦洞、大展技藝。你準(zhǔn)備好了沒(méi)，與來(lái)自全球的硬件開(kāi)發(fā)者同臺(tái) PK？