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25美元可以做什么?你可以拥有一个自己的光谱仪!

与非网李昭 电路设计技能

《硬件改变世界》系列


AMS制造了几个有趣的传感器,包括我在STM32 Sensor Tile项目中使用的CCS811空气质量传感器和AS7262 6通道光传感器,它现在出现在Adafruit刚刚宣布的分线板上。 AS7262提供6个可见光(430-670nm)通道,分辨率为40nm FWHM。 AS7263还有另一种类似的AMS传感器,它在近红外(600-870nm)提供六个通道,分辨率为20 nm FWHM。



我想通过将它们组合到一个pcb上来设计这两个中的简单光谱仪。 这个想法的问题是它们都具有相同的I2C地址,因此我不得不使用I2C多路复用器。 然后存在同步数据转换和读取时间以构建适当的12通道频谱的问题。 这些都是可控制的问题,当我发现AMS已经击败了我这个想法时,我很期待将它们解决。

 

AMS想到将传感器与不同滤波器相结合(这就是它们如何实现相对较窄的20 nm光谱分辨率)并不奇怪,就像我一样。 但是他们做得对,为其中一个传感器配备了一个主I2C总线,以便管理并与其他两个正确同步。 是的,这是正确的,在3芯片AS7265X套装AMS已经提出(AS72651作为主设备,AS72652和AS72653作为从设备)现在有18个独立通道,跨越410到940 nm范围,具有20 nm FWHM分辨率。 在两个转换周期(最小转换时间为5.6毫秒)后,可以读出完整的18个通道。 传感器还可以控制指示灯LED以及用于照明的光源LED,以匹配传感器的光谱响应。

 


 

这里的想法是所得到的装置是反射光谱仪,当被分析的物体沐浴在与(滤光的)光电探测器的灵敏度相匹配的光线下时,它将工作得最好。 测试对象的化学组成将决定反射或吸收多少光,并且可以建立已知材料的特定光谱响应的目录以允许识别许多未知的光。

 

在最初的设计中,我选择了一个广谱5700K 90CRI LED和两个红外LED(一个峰值在850nm处,一个峰值在940nm处)。我们的想法是使用宽带照明收集18通道光谱,然后再使用一个或两个红外光源。后者将提供区分和识别有机化合物以及分析植物和动物物质所需的特征,无论是在野外,在花园中还是在餐桌上。

 

 PCB本身设计得尽可能紧凑,同时保持易于组装,美观和功能


我还有几个问题需要解决。 AS72651要求将固件加载到连接的SPI闪存中。 我仍然不确定在哪里获得固件,如何加载它,甚至是否需要通过SPI端口(我没有暴露到电路板边缘)或通过I2C完成。 另外,我不知道主总线是否需要上拉电阻(这在EM7180主总线上是必需的,但在MPU9250总线上是不需要的,所以我添加它们以确保)。 我也找不到随处可售的三款芯片组。 最后,我认为AS72651数据手册中的参考设计有几个明显的错误,但很难确定。 我已经发送了AMS电子邮件,提出了我对参考电路的疑问和想法,但还没有听到过窥视。 我订购了AS7265X评估套件( 130美元 ),所以我至少会有一个工作版本来检查和启动Arduino草图开发。

 

这有望成为一个有趣且非常有用的项目,它应该会产生一个小型18通道光谱仪,能够为我(或任何其他人的)提供基础。

 

该项目都是开源的(至少我的部分是这样)所以任何人都应该能够在我开始工作后复制它。 最好的部分是总成本(一旦我确实得到了错误并弄清楚如何使它全部工作)应该以低于25美元的价格出售。 如果我最终在Tindie上销售这些产品,我当然需要收取更多费用,但无论我最终收取的费用肯定会在AMS要求他们的评估套件之下!


了解项目设计细节以及器件选型,欢迎点击“阅读原文”查找


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