Spektrometriprojekti

[snu]

Aloitetaan nyt tällekin oma threadi, ettei tarvitse tuolla Torilla tästä selittää. En oikein kyllä tiedä mille alueelle tätä pitäisi kirjoittaa, mutta menköön tänne.

Tämä siis oli ihan kokeilu, että toimiiko tämä oikeasti. Sen voisi tehdä vielä paljon paremmin ja huolellisemmin.




Tällaisista osista siis tein laitteen. Huomenna mun pitäisi saada kirkkaampi CD, jonka voin tuhota tätä käyttöä varten. Nyt käytin vanhaa rw-levyä, jota pidin ihan kädellä kiinni tuolla laatikon viistoon leikatussa päässä. Kameran reikä oli toisessa päässä.




Halpis-esl Hong Kongista.




Megaman Plantlamp (esl)




Osram 36W 6500K (loisteputki)

[Volitans]

Milläs teit tuon raon?

Tuollaiseen, kun tekee vielä tukevamman putken, maalaa se sisältä mustaksi ja kiinnittää siihen kameraan sopivan kiinnkkeen, niin pääsisi sitten vähän tarkemminkin noita tutkailemaan.

Prisma voisi olla parempi tuohon, niin ei tule kaarevaa spektriä.

[Volitans]

Pitäisi tosiaan etsiä jostain kameraan sopiva vanha risa objektiivi, niin voisi sen kiinnittää suoraan tuohon. Tukeva kiinnitys, niin tulee joka kerta vertailukelpoista dataa.

Tuon putkenhan voisi tehdä vaikka puusta ja säädettävä rako ehkä jollain ruuvisäätöisellä virityksellä, jossa rako muodostetaan kahden partakoneenterän avulla.

[Volitans]

Otapa huviksesi vielä kuva ihan normi hehkulampusta, pitäisi tulla aika tasainen spektri.

Jos valaisukyky riittää, niin tulitukun liekki ja siinä veitsen kärjen päällä poltettua ruokasuolaa -> pitäisi tulla natrium piikki spektriin.

[snu]

Protoa tuli kehitettyä vähän lisää. Nyt sillä saa tällaisia kuvia (kuva cropattu):

Tuo oli koulun katossa olevasta loisteputkesta.

Vaihdoin siis cd:n ja liitin siihen tuon taulukon. Taulukko olisi tietenkin pitänyt jotenkin saada säädettäväksi, niin olisi voinut kalibroida laitteen. Nyt siinä on vain viivoja 2mm välein. Cd:n metallipinta ei pitänyt sahaamisesta ja alkoi osittain irtoamaan muovista, siitä johtuvat hassut kuprut spektrissä. Mun mielestäni spektrin kaarevuus ei haittaa mitään. Seuraavaan versioon täytyy tehdä paljon parannuksia, esim. juuri tuo paranneltu rako. Nykyisessä tuo rako on vain mattoveitsellä veistetty suoraan pahviin.

Jos laitteen pimentää sisältä, sen valovoima tietenkin kasvaa, mutta sitten ei enää näe taulukkoa, jos sellaisen sinne haluaa. Mun mielestäni taulukko on kuitenkin erittäin kätevä.

Mulla ei ole yhtään hehkulamppua, niin omituiselta kuin se voi kuulostaakin. Enkä kyllä nähnyt niitä tänään koulussakaan. Pitää varmaan käydä naapurilla kylässä, sillä olisi monimetallivalokin.

Kokeilkaapa joku huviksenne, että vaikuttaako raon etäisyys cd:stä mitenkään siihen, että miten laajalla alueella spektri näkyy. Nyt koko spektri näkyy noin 10mm matkalla, jos sen saisi venytettyä vaikka kolmeen senttiin, niin laitteen tarkkuus paranisi huomattavasti.

[snu]

Liitin spektri-kuvaan taulukon, josta ehkä saisi arvottua, mitä aallonpituuksia mikäkin väri merkitsee. Taulukon ja kuvan värejä ei saanut skaalattua ihan kohdilleen, mutta antanee jonkinlaisen arvion. Heijastus cd:n pinnassa ei taida olla ihan lineaarinen.



Tämä on mun pääasiallinen kasvatusvaloni, Osramin 6500K loistari. Tuossa olisi vallitseva punainen väri siinä 630 tai 640nm paikkeilla, ja sinistä 420nm molemmilla puolilla. Sininen väri näyttää osuvan aika lailla kohdilleen, mutta punainen taitaa mennä vähän ohi:



Korostan nyt vielä, että tämän mittauksen luotettavuus on aika kyseenalainen.

[Volitans]

Kuinkas pitkän matkan päästä olet kuvannut nuo? Eli kuinka kaukana on kamera tuosta CD:n pinnasta?

[snu]

Noin 19cm. Zoomasin vähän ja sitten croppasin kuvan tuohon kokoon. Muuten kuvan kokoa ei ole muutettu.

[snu]

Lisäsin itse kuvaamaani Osramin 6500K lampun spektriin käyrän, jonka Tuupi oli löytänyt. Kyseessä on siis sama lamppu, ja mielestäni nyt osuu kyllä kirkkaat kohdat melkoisen hyvin samoille kohdille käyräkuvan pitkien palkkien kanssa.

[Tuupi]

Kieltämättä hyvin toimii, kunhan jättää nuo värit vähemmälle huomiolle. Piikkien kohdat ovat kirkkaammat. Selvennykseksi vielä, että nuo valkoiset käyrät eivät kuulu tuohon kuvaan. Mutta eipä niillä tässä yhteydessä merkitystä olekaan.

Saatko samoilla asetuksilla kuvaa tuosta Megamanin kasvivalosta? Näitä kasvivaloja olisi mukava tutkiskella vähän tarkemmin.

[Volitans]

Olikos nuo "valkoiset" viivat juuri niitä kasvien kaipaamia aallonpituuksia?

[Tuupi]

Olikos nuo "valkoiset" viivat juuri niitä kasvien kaipaamia aallonpituuksia?

Niitäpä niitä, joskin lähteistä riippuen vaihtelevat...

[Volitans]

Olikos nuo "valkoiset" viivat juuri niitä kasvien kaipaamia aallonpituuksia?

Niitäpä niitä, joskin lähteistä riippuen vaihtelevat...

Ne varmaan vaihtelevat eri kasveilla. Ja jotta homma ei olisi liian yksinkertaista, niin arvatenkin vielä kasvin kehitysvaiheen mukaan.

Eilen illalla pähkäilin tuota spektrin ja valotehon mittausta. Kiinnostavinta olisi tietenkin löytää mahdollisimman kustannustehokkaat valaisimet - lähinnä vähiten W/kasville sopiva valoteho.

Jospa asentaisi valaisimen ensin aivan normaalisti. Sitten tekisi jostain lux-mittarin, jonka anturin aukko oilsi vaikka 10x10 cm. Näin voitaisiin "skannata" valaisutehokkuus koko aiotulla kasvualalla.

Tämän kun sitten yhdistää spektriin jollain sopivalla algoritmilla.

Pitäisi tehdä softa, joka laskee tuosta spektristä kasvin hyödynnettävissä olevat aallonpituudet.

[snu]

Tuossa on 6500K Osram vasemmalla ja oikealla Megamanin Plantlamp. Onhan tuossa Plantlampissa huomattavasti enemmän punaista, eikä niin paljoa "turhaa" vihreää.

Pitäisi kyllä saada tukeva kiinnitys ja tukeva laatikko. Vähänkin jos on kamera eri asennossa, niin spektri näkyy eri kohdassa taulukkoa.

[Volitans]

Pitäisi kyllä saada tukeva kiinnitys ja tukeva laatikko. Vähänkin jos on kamera eri asennossa, niin spektri näkyy eri kohdassa taulukkoa.

Kiikarissa olisi Canonin obiska - risa - edullinen. Sen saisi sitten canonin järkkärirunkoihin näppärästi kiinni.

Askarruttaa vaan tuo kuvan zoomaus - voisi projisoida suoraan kennolle tuon kuvan - siis ilman obtiikkaa, mutta sillloin pitäisi saada runko aika lähelle prismaa tai mitä sitten käyttääkään.

Jonkinlainen pätevä säädettävä rako pitäisi kehitellä, vaikka niistä partakoneen teristä. Joku ruuviisäätö esim.

[snu]

Ups. Tuli tehtyä pieni virhe:
Haahuilin tuolla Osramin sivuilla, josta löytyi tällainen L 36W/965 FLH1



Tarkastin kuitenkin vielä kasvatuslamppuni, jossa luki biolux. Ainoa biolux-tuote Osramin sivuilla oli L 58W/965 BIOLUX FLH1 (ilmeisesti muuten samanlainen kuin mulla, mutta pidempi). Sen spektri on tällainen:


Mun lampussa lukee, että siitä pitäisi lähteä 2300lm.
Tuossa ylemmän spektrikuvan lampussa lumeneita pitäisi olla Osramin sivun mukaan 2850.

Olisi kiva tietää missä nuo aiempien kuvien valkoiset käyrät oikeasti pitäisi olla chileillä. Nuohan eivät pidä välttämättä lainkaan paikkaansa (eikä niillä ollut mitään tekemistä Osramin kanssa). Esimerkiksi mun postaamassa mustavalkoisessa käyräkuvassa (lähde: Wikipedia) punainen käyrä alkaa jo paljon aikaisemmin.

[Tuupi]

Onhan tuossa Plantlampissa huomattavasti enemmän punaista, eikä niin paljoa "turhaa" vihreää.

Ja sinistä huomattavasti vähemmän kuin päivänvalossa. Punaistakin voisi olla tasaisemmin tuon piikin sijaan.

[Chilivaari]

Tässä vaiheessa vaikuttaa, että noista kuvista voi lukea vähän mitä haluaa.  :lol:
Idea kieltämättä toimii jotenkin, mutta tarkkuus ja kalibrointi vasta tekevät tuosta työkalun. Minulla pisti silmään pari ihan pikkuseikkaa kameran käsittelyssä:

- Tarkennus. Aivan ensimmäisissä kuvissa esim. sen plantlampin spektrissä näkyivät vielä erilliset viivat. Myöhemmin värivaihdot olivat tasaisempia, koska kamera ilmeisesti tarkensi levyn pinnan rösöihin, ei itse valoon eli siihen rakoon. Vai oliko raon koko muuttunut?

- Valkobalanssi. Kuvista ei voi sanoa, onko ne tehty päivänvalo- vai automaattibalanssilla, mutta sillä on joka tapauksessa aika suuri merkitys sinisen ja punaisen osuudelle kuvassa. Lukittu päivänvalo saattaisi olla se eniten kertova asetus.

- Valotus. Lampun voimakkuus, muoto, etäisyys, heijastin jne. vaikuttavat nyt aika tavalla. Jos vain valon jakautumaa tutkitaan, se pitäisi erottaa kirkkaudesta ja saada sama määrä valoa kameran kennolle. Automaattivalotus voi auttaa vähän, mutta säädettävä rako luultavasti olisi parempi ratkaisu.  Valon vähyydestä aiheutuu kuvaan kaikenlaisia virheitä, kohinaa ja myös värien muuttumista.

- Zoomaus tai kameran etäisyys. Varmaankin heijastumasta pitäisi saada mahdollisimman tarkka kuva, mikä tarkoittaa mahdollisimman isona. Jälkikäteen suurentaminen ei ainakaan paranna tulosta. Tästä voi joillakin kameroilla tulla tarkennusongelmia. Lähilinssi voi joillakin kameroilla olla tarpeen.

[snu]

Tässä vaiheessa vaikuttaa, että noista kuvista voi lukea vähän mitä haluaa.  :lol:

Olet ihan oikeassa. Mulla ei ole vielä mitään vakiintunutta tapaa tehdä "mittausta", joten tulokset eivät ole vertailukelpoisia edes keskenään, saatikka sitten mihinkään muualle.

Idea kieltämättä toimii jotenkin, mutta tarkkuus ja kalibrointi vasta tekevät tuosta työkalun. Minulla pisti silmään pari ihan pikkuseikkaa kameran käsittelyssä:

- Tarkennus. Aivan ensimmäisissä kuvissa esim. sen plantlampin spektrissä näkyivät vielä erilliset viivat. Myöhemmin värivaihdot olivat tasaisempia, koska kamera ilmeisesti tarkensi levyn pinnan rösöihin, ei itse valoon eli siihen rakoon. Vai oliko raon koko muuttunut?

Raon koko ei ole muuttunut. Jossain kuvissa tosiaan käytin automaattitarkennusta, joissain yritin itse tarkentaa johonkin. Paras tarkennusetäisyys taitaisi olla tosiaan cd:n etäisyys kamerasta + cd:n etäisyys raosta.

- Valkobalanssi. Kuvista ei voi sanoa, onko ne tehty päivänvalo- vai automaattibalanssilla, mutta sillä on joka tapauksessa aika suuri merkitys sinisen ja punaisen osuudelle kuvassa. Lukittu päivänvalo saattaisi olla se eniten kertova asetus.

Tässäkin tein vähän kokeita. Useimmissa kuvissa taisi olla juuri tuo päivänvalo-asetus. Kokeilin mm. ottaa saman spektrin hehkulamppu- ja pilvitaivas-balansseilla. Siinä oli selvä ero.

- Valotus. Lampun voimakkuus, muoto, etäisyys, heijastin jne. vaikuttavat nyt aika tavalla. Jos vain valon jakautumaa tutkitaan, se pitäisi erottaa kirkkaudesta ja saada sama määrä valoa kameran kennolle. Automaattivalotus voi auttaa vähän, mutta säädettävä rako luultavasti olisi parempi ratkaisu.  Valon vähyydestä aiheutuu kuvaan kaikenlaisia virheitä, kohinaa ja myös värien muuttumista.

Ainakaan mun kameralla automaattivalotus ei toimi. Laatikon sisällä on niin pimeää, että kuvista tulee liian kirkkaita, jolloin spektrien viivat palaa puhki. Toisaalta automaatti ei suostu menemään kuin 1s valotusaikaan asti, jolloin esim. pilvisen taivaan kuvaus ei onnistu. Eilen käytin siihen hommaan 6s valotusaikaa. Loisteputken spektrin taas olen mitannut ihan sen vierestä, jolloin valotusaika oli 1/20s. Aukko oli molemmissa f8. Jos rakoa säätää, niin spektrometrin erottelukyky muuttuu. Mitä pienempi rako, sen selkeämpi spektri ja vähemmän valovoimaa.

- Zoomaus tai kameran etäisyys. Varmaankin heijastumasta pitäisi saada mahdollisimman tarkka kuva, mikä tarkoittaa mahdollisimman isona. Jälkikäteen suurentaminen ei ainakaan paranna tulosta. Tästä voi joillakin kameroilla tulla tarkennusongelmia. Lähilinssi voi joillakin kameroilla olla tarpeen.

Mitään mun kuvista ei ole suurennettu jälkeenpäin. Ne on otettu aika paljon zoomattuna, ja sitten cropattu se spektrikohta esiin. Mun kamerassa (Canon PowerShot A75) ei ole mitään indikaattoria siitä, että kuinka paljon on zoomannut, joten jos zoomi ei ole kokonaan ulkona tai sisällä, niin sitä ei edes voi tällä kameralla "standardisoida". Jos säädän kameran "kiinnitystä" vähän, niin loppuun asti zoomattunakin spektri mahtuu kuvaan.

Edit: Lisähankaluutena vielä kamera hukkaa vielä osan asetuksista aina, kun se menee kiinni, esim. manuaalitarkennuksen etäisyyden.

Edit2: manuaalizoomin -> manuaalitarkennuksen

[snu]

Aika tehdä päätöksiä:


Valkobalanssiksi on lukittu päivänvalo.

Spektrometriä on nyt muokattu niin, että kuvan voi ottaa täydellä zoomilla, eli käytetään sitä.

Manuaalitarkennukselle pitäisi löytää joku hyvä arvo. Missä näistä kuvista on teidän mielestänne spektri kaikkein terävin (ei siis cd:n pinta)?

1:

2:

3:

4:

5:

6:

Kuvat on otettu aika hämäriksi tarkoituksella, niin ainakaan puhkipalaminen ei pitäisi olla ongelma. Silti viimeisessä kuvassa osa punaisen sävyistä näyttää aika epäilyttävän tasaväriseltä.