8.1.5 Lichtspektrometer

Letztes Update 25.08.2002


8.1.5.1 Übersicht

Farbspektrum [nm]

Bereich

Untergrenze Obergrenze
UV-Bereich UV-C

100

280

UV-B

280

315

UV-A

315

380

Sichtbar Violett

380

435

Blau

435

480

Grünblau

480

490

Blaugrün

490

500

Grün

500

560

Gelbgrün

560

580

Gelb

580

595

Orange

595

605

Rot

605

780

IR-Bereich Nahes IR IR-A

780

1400

IR-B

1400

3000

Mittleres IR IR-C

3000

5000

Fernes IR

5000

1000000

Das Spektrometer soll die Farbe des Himmels messen, sowohl bei Tag wie auch bei Nacht. Dazu wird die spektrale Selektivität einiger LED's ausgenutzt.

Bild 1: Gelb = Sonne, Schwarz = 150W Xenon Lampe, Blau, Grün, Rot = Rezeptoren der Augen

Bild 2: Emittierendes Spektrum von LED's (aus Datenblättern)

Bild 3: Lila = LDR07 (gemessen), Grün = LDR (Datenblatt), Schwarz = UV-LED HR370B (gemessen)

Bild 4: Spektrum der verwendeten LED's, aufgenommen mit einem Photometer mit einer 150W Xenon Lampe als Lichtquelle.

Die schwarze Kurve wurde vom SFH530 (Siemens) aufgenommen und kann zur Messung des UV-B Bereiches eingesetzt werden. Zur Auswahl der restlichen Spektralbereiche habe ich eine Reihe von LED's in einem Photometer durchgemessen und mir dann die günstigsten ausgesucht.

Es wurden folgende  Sensoren (LED's) ausgewählt:

Sensor (LED) Bemerkung
SFH 530 UV-B Bereich
L 53 BC UV-A Bereich
HLMP-CM30 Blauer Bereich, aber nur mit einem Filter der dem UV-A Bereich entfernt
L 53 LYD Grüner Bereich
CQY 40 Roter Bereich
SFH 485 Infrarot Bereich 1
LD 274 Infrarot Bereich 2
HR 370 B Gesamtbereich

Bei den IR-LED's handelt es sich um die Typen SFH485 für 880nm und LD274 für 950nm. Das Spektrum ist jedoch wenig aussagekräftig, weil es genau in das Maximum der Xenon-Lampe fällt. Für genauere Messungen müßte man eine Lichtquelle mit konstantem Spektrum im IR-Bereich haben (steigend oder fallend ist egal). Habe ich aber nicht.

Der LMC660 hat die unangenehme Eigenschaft ständig zu Schwingen. Ich werde wahrscheinlich die Comercial Version einsetzen und eine Heizung spendieren, bzw. eine Comercial Version des TLC274 mal im Klimaschrank untersuchen. Wenn das IC überlebt braucht vielleicht nur eine Temperaturkorrektur durchgeführt werden. Die muß wahrscheinlich sowieso durchgeführt werden, da die LED's sicherlich auch einen Temperaturgang haben.

8.1.5.2 Schaltung

Um auch noch Nachts ein verwertbares Signal zu erhalten, wird der LED Strom durch einen logarithmischen Verstärker geschickt. Mit R21 und C2 wird ein Tiefpaß von 0.4 Hz nachgeschaltet um eventuell vorhandene 50 HZ Störungen rauszufiltern. Der anschlissende nichtinvertierende Verstärker erzeugt ein auswertbares Signal für den ADC. R23 dient zur individuellen Signalanpassung, weil die LED ein unterscheidlich starkes Signal liefern.

8.1.5.3 Steckerbelegung

Steht noch nicht fest.

8.1.5.4 Kalibrierung

Keine Ahnung. Eine Möglichkeit wäre, um wenigstens relative Vergleiche durchführen zu können, bei absolut blauen Himmel durch R23 alle Ausgänge auf einen einheitlichen Pegel einzustellen. Eine andere Möglichkeit wäre, aus dem Dunkelstrom jeder LED das Ausgangssignal einzustellen. Aber der ist leider nicht in den Datenblättern enthalten.

8.1.5.5 Mechanik

Deckel des BOPLA Gehäuses mit eingebauten LED's

Sollten hier einige schwarze Flecken zu erkennen sein, liegt es daran, das mir in dem geschlossenen Gehäuse mal ein Tantal Elko geplatzt ist. Das ist ein ganz enormer Schweinkram.

8.1.5.6 Schaltplan und Layout

Schaltplan

Layout

8.1.5.7 Stückliste

Stückliste

8.1.5.8 Ergebnisse