Raspi Spektrometer

Dieses Projekt piSpektro basiert auf PySpectrometer und stellt eine alternative Befestigungslösung detaillierter als im Originalprojekt dar. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung einer komplett neuen Software auf Basis von PyQt. Die Originalsoftware PySpectrometer (Version 2) bleibt weiterhin nutzbar.

Download piSpectro

Installationsanleitung

piScectroscope Raspbery Pi gesteuertes Spektroskop zur Anzeige von Lichtspektren

Im Halter sind ein Spektroskop (mit Schutzkappe), eine Pi-Kamera mit Zoomobjektiv und ein HDMI-Anschluss für den Raspberry Pi integriert.

pyspectrometer ist ein Open-Source DIY-Projekt, das einen Raspberry Pi und ein Spektroskop mit einem selbstgebauten Halter kombiniert. Ziel des Projekts ist es, eine kostengünstige und zugängliche Möglichkeit für Spektralanalysen zu bieten. Der Raspberry Pi dient dabei als zentrale Steuereinheit, um Spektren zu erfassen, zu verarbeiten und darzustellen.

☛ Projektidee:

Hardware

Hardware-Liste

	Beschreibung
Handspektroskop	Hersteller: Paton Hawksley Education Ltd., 17 Ashmead Business Park, Ashmead Road, Keynsham, BS31 1SX Bristol, Spaltbreite : 0,2 mm Gitter: 600 Linien / mm Abmessungen: 105 x 25 mm (LxD)
Raspi, Gehäuse und Kamera⇔HDMI Adapter	Raspi 4 (8GB) 64 SSD Netzteil (3A - 15 Watt - Raspi4 ) Adapter Rapi-Cam-Kabel auf HDMI, hier fest montiert. Gelid Solution ICEBERRY Raspberry Kühler - Integriertes Kühlkörperlüftermodul - Geräuscharmer Betrieb - Raspberry Pi 4 Model B - 91 x 62 x 33.5 - Silber Kühlung: Der permanent laufende 5Volt Kühler ist sehr laut .
Kühler-Regelung	Kühlung: Der 5-Volt-Kühler ist sehr laut und läuft permanent. Eine Emitterschaltung mit Transistor und Widerstand schafft Abhilfe. Im Gehäusse ist noch Platz für einen 1-kΩ Widerstand und einen Transistor BC548B, sodass eine geregelte Lüftersteuerung mit GPIO-PIN 14 möglich ist Einstellung: Über `raspi-config` kann `PIN 14` so konfiguriert werden, dass er abhängig von der Temperatur, z. B. ab 75 °C, zur Regelung aktiviert wird. ☛ Lüfter ist fast immer aus, und damit ist alles nun sehr leise.
HDMI-Kabel	z.B. 3m Länge (oder 5m Länge)
Adapter Kamera⇔HDMI	Mit Hilfe des Kamera-HDMI-Adapters kann anstelle des breiten, empfindlichen Raspberry-Pi-Kamera-Kabels ein HDMI-Kabel verwendet werden. Platinen-Adapter RaspberryPi-Camera auf HDMI 2 Pack HDMI zu CSI Erweiterungsadapter für Raspberry PI Kameramodul mit HDTV FPC Flachkabel 5 cm Schrauben 4x M2 Abstandshalter M2 (Messing)
RaspberryPi-Camera	Raspberry Pi Camera B Rev 2.0 Waveshare Raspberry Pi Camera (B), OV5647 Adjustable-focus 5 Megapixel FFC (z.B. Eckstein Shop) Schrauben 4x M1.6 und 2x M2 Die 12 MP hat eine geringere Auflösung! Anzahl der Pixel nicht mit Auflösung bzw. Pixelgröße verwecheln
Zoom F1.6	Das vorhandene Objektiv wird herausgeschraubt und durch untenstehendes ersetzt! 6-22 mm 5 MP Varioobjektiv, Manuelles Zoomobjektiv, Hochau5601 Mount M12 Thread F1.6 6-22mm 5MP M12 Mount Varifocal Lens F1.6 Manueller Zoom Objektiv High-Definition Netzwerk-Objektiv für 5MP-Sicherheitskameras Ohne Filter (z.B. Amazon, eBay)
Abstandshalter	Ein Abstandshalter-Set (hier M2), Filtzunterlagen und Schrauben (wir benötigen hier M1,6, M2, M3) sollten in keiner Bastelwerkstatt fehlen.

Spektroskop Befestigung

Ziel ist es, eine stabile Halterung für das Spektroskop vor der Raspberry Pi-Kamera mit Zoom-Objektiv zu schaffen.

Die Spektroskophalterung wird mit einem 3D-Drucker und einer CNC-Fräse gefertigt.

Skizze: Aufbau der Halterung

Skizze mit Maßangaben in mm.

Die Werte sind für unseren Drucker ermittelt

Typ	Bezeichnung	Beschreibung
CNC	Kamerahalter	ALU 8mm `AlMg4,5Mn EN AW-5083, F 28` Unten: 2x Loch 2,5 ∅ mm ☛ Gewinde M3 wird dann manuell geschnitten Abstand 37,0 mm Vorne 4x Loch 1,8 ∅ mm ☛ Kamerahalter Alternativ kann der Kamerahalter auch gedruckt werden. Die unteren Löcher sollten 4 mm groß sein, als Vorloch für M3-Gewindeeinsätze
CNC	Bodenplatte	ALU 6mm `AlMg4,5Mn EN AW-5083, F 28` Länge: 208 mm, Breite: 50 mm 2 x Loch 3 ∅ mm ☛ für den Spektroskophalter - Abstand 23 mm 2 x Loch 3 ∅ mm ☛ für den Kamerahalter - Abstand 37,0 mm 4 x Loch 2 ∅ mm ☛ für den Kamera-HDMI Adapter Die Schrauben auf der Unterseite müssen nicht zwingend versenkt werden, da Filzstreifen auf der Unterseite als Schutz dienen und gleichzeitig den erforderlichen Abstand schaffen. Die Bodenplatte sollte aus Stabilitätsgründen aus Aluminium gefertigt werden, um dem Spektroskop einen sicheren Stand zu gewährleisten. Falls keine CNC-Fräse zur Verfügung steht, kann 50 mm breites Aluminium von verschiedenen Herstellern bezogen werden. Die QCAD-DXF-Datei kann als Schablone ausgedruckt und zum Vorkörnen der Bohrlöcher verwendet werden. Anschließend lassen sich die Bohrlöcher manuell passgenau bohren. Alternativ könnte die Bodenplatte auch aus Holz hergestellt werden.
3D-Druck	Kappe	Kappe Durchmesser 24,8 mm (damit die Kappe nicht herausfällt!) ☛ …dient als Staubschutz, da keiner mitgeliefert wurde! Dies ist nicht optional, da die Optiken geschützt werden müssen.
3D-Druck	Spektroskophalter	Spektroskop Druck-Durchmesser 25,2 mm (wegen des Aufklebers) M3 Lochabstand 23 mm (wichtig für die Bodenplatte) Gewindeeinsätze M3-Vorloch: 4 mm (für PLA) M5-Vorloch: 6,3 mm (für PLA) Rändelschraube M5
3D-Druck	Kameraabdeckung	Optional, aber empfehlenswert. Innenloch ∅ 15,3 mm 2x M2 - es werden die Schraublöcher der Kamera verwendet um die Abdeckung zu befestigen.
3D-Druck	Abdeckung: HDMI-Kamera-Adapter	Optional, aber empfehlenswert. 4x M2