Campusleben_HAW_Hamburg_24

Lehrende_HAW_Hamburg_5

Studierende_HAW_Hamburg_8

Informationen für:

Fakultät Life Sciences
Fakultät Life Sciences

Smartphone-Photometer

Hier wird ein Photometer beschrieben, dass für geringe Kosten auch von Personen mit geringen Vorkenntnissen im Elektronik-, Computer und Softwarebereich selbst herstellbar ist.

Eine allgemeine Beschreibung findet sich als Fachartikel der GIT Labor Fachzeitschrift (Ausgabe 5/2017 S. 20 - 22) der auch online zur Verfügung steht (http://www.git-labor.de/forschung/chemie-physik/smartphone-photometer-zum-selbstbau).

Das Onlineportal Heise-Online hat am 4.10.2017 eine Meldung veröffentlicht (https://heise.de/-3845435).

In der Ausgabe 5/2017 S.100-101 der Zeitschrift Make ist ein Bericht über das Photometer erschienen (https://www.heise.de/select/make/2017/5/1508789914032591).

Die englische Ausgabe des GIT Laboratory Journal hat in der Ausgabe 4/2018 einen Übersichtsartikel veröffentlicht, der auch online verfügbar ist. (https://www.laboratory-journal.com/science/chemistry-physics/diy-low-budget-smartphone-photometer)

 

Das Photometer war/ist auch "Life" zu sehen

Maker Faire Hannover 2017 - Messestand Schullabor mobile Analytik - 25.-27. August 2017 (https://maker-faire.de/hannover/).

Nacht des Wissens Hamburg - Campus Bergedorf - 4. November 2017 (https://nachtdeswissens.hamburg.de/index.php?article_id=161&id=16284).

Maker Fair im Norden 2017 (Kiel) - Messestand Schullabor mobile Analytik -18. - 19. November 2017 (https://makerfaireimnorden.com/).

Maker Faire Berlin 2018 - Messestand Schullabor mobile Analytik - 25.-27. Mai 2018 (https://maker-faire.de/berlin/).

Maker Faire Hannover 2018 - Messestand Schullabor mobile Analytik - 14..-16. September 2018 (https://maker-faire.de/hannover/).

Maker Fair im Norden 2018 (Kiel) - Messestand Schullabor mobile Analytik -17. - 18. November 2018 (https://makerfaireimnorden.com/).

Physik mit Raspberry Pi und Arduino - Deutsche Physikalische Gesellschaft - 19.-23. November 2018 (http://www.dpg-physik.de/dpg/pbh/aktuelles/LF318.html)

 

 

 

 

 

 

 

Konzeptidee

Im Rahmen dieses Projektes soll ein Photometer entstehen, dass für geringe Kosten auch von Personen mit geringen Vorkenntnissen im Elektronik-, Computer und Softwarebereich selbst herstellbar ist.

Zu den grundlegenden Komponenten eines Photometers gehören:

  • eine Lichtquelle

  • ein Monochromator

  • eine Messküvette/Messgefäß

  • ein Lichtsensor

  • ein die Messdaten aufbereitendes System

  • etwas zum Bedienen und zum Visualisieren von Messdaten (Benutzer Interface)

  • sowie ein Halter für das Messgefäß, um reproduzierbare Messungen zu ermöglichen

 

Eine wesentliche Eigenschaft eines Photometers ist die Messung der Lichtabschwächung (Lichtabsorption) bei einer bestimmten Wellenlänge des Lichts. Viele käufliche Photometer erlauben die Vorauswahl dieser Wellenlänge. Technisch wird dies häufig durch Auffächern eines breitbandigen Lichtstrahls und Auswahl eines kleinen schmalbandigen Bereichs oder durch ein Farbfilter erwirkt. Diese optische Baugruppe – der sogenannte Monochromator – ist ein erheblicher Kostenfaktor. In diesem Projekt soll daher durch Einsatz von LEDs ein Monochromator unnötig werden. LEDs haben ein mehr oder weniger schmalbandiges Lichtspektrum. Durch die Auswahl der LED Farbe kann somit ein für die Messaufgabe „passendes“ Licht gewählt werden. Die Breite des Spektrums der jeweiligen LED variiert von Hersteller zu Hersteller. Einerseits wäre ein schmaleres Band wünschenswert, um eine hohe Wellenlängenselektivität zu erreichen. Anderseits ermöglicht die Überschneidung der einzelnen Bänder auch die Beschränkung auf einige wenige LEDs, um einen breiten Wellenlängenbereich abdecken zu können.

Für die Auswahl eines geeigneten Lichtsensors sind folgende Kriterien wünschenswert:

  • großer Wellenlängen Messbereich, um Messungen von ultraviolettem bis zu infrarotem Licht möglich zu machen

  • hohe Auflösung, um Lichtintensitäten fein abgestuft unterscheiden zu können

  • wenig Querempfindlichkeiten gegen Umwelteinflüsse (z.B. Temperatur)

  • geringer elektrotechnischer Schaltungsaufwand, um an die Messergebnisse zu gelangen

 

Insbesondere der letzte Punkt legt die Verwendung eines Sensors mit integrierter digitaler Schnittstelle nahe. Signalverstärkende Elektronik und der damit verbundene Aufwand wird damit überflüssig.

Für die Steuerung der LED und die Verarbeitung der Daten des Lichtsensors drängt sich die Verwendung eines kleinen Computers auf. Um die Messdaten anzuzeigen und um Messungen starten zu können, werden noch eine Anzeigemöglichkeit und Bedienknöpfe benötigt. Gelingt es einen kleinen Computer auszuwählen, der seine Daten über eine von Tablet oder Smartphone nutzbare Datenschnittstelle anbieten kann, kann auf eine separate Anzeige und die Bedienknöpfe verzichtet werden. Um auf Seiten des Smartphones auf ein zusätzlich zu erstellendes Programm verzichten zu können, ist es wünschenswert, die Daten und die Möglichkeit Messungen zu starten in Form einer Webseite anzubieten, die von jedem internetfähigem Gerät, also auch von Smartphones, abgerufen werden kann. Die Einbindung eines Smartphones in das Konzept spart Kosten für Display und Bedienelemente und ist geeignet die Akzeptanz des Projekts bei Jugendlichen zu erhöhen. Der benötigte Computer sollte also am besten über eine WLAN / WIFI - Schnittstelle verfügen und die Möglichkeit haben einen kleinen Webserver zu realisieren.

Die einzelnen Bauteile des Photometers sollen auch von Anfängern im Elektronikbereich handhabbar sein. Lötarbeiten sollen auch von „Erstlötern“ durchführbar und von kurz eingewiesenem Projektbegleitern begutachtbar und korrigierbar sein. Lötarbeiten an empfindlichen oder sehr kleinen Bauteilen kommen somit nicht in Frage.

Letzte Änderung: 05.06.18

An die Redaktion