หากคุณเคยต้องการศึกษาสเปกโทรสโกปีจากที่บ้าน ตอนนี้สามารถทำได้ด้วยเซ็นเซอร์ AS7265x ของ SparkFun อุปกรณ์ที่น่าทึ่งนี้เป็นเซ็นเซอร์ออปติคัลที่สามารถศึกษาได้อย่างแม่นยำว่าวัตถุดูดซับและสะท้อนความถี่ต่างๆ ของแสงได้อย่างไร จุดเด่นอยู่ที่คุณสามารถใช้กับ Arduino ได้อย่างง่ายดาย ทำให้ผู้ชมในวงกว้างสามารถทดลองกับสเปกโทรสโกปีได้
AS7265x ช่วยให้สามารถวัดความถี่แสงได้หลากหลาย ตั้งแต่อัลตราไวโอเลต (UV) ไปจนถึงอินฟราเรดใกล้ (IR) ทำให้สามารถทดสอบด้านแสงและการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ได้ และที่สำคัญที่สุด ต้องขอบคุณไลบรารี Arduino ที่ทำให้คุณไม่จำเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรมหรือออพติกเพื่อเริ่มต้นใช้งาน มันใช้งานได้จริงแบบพลักแอนด์เพลย์
เซนเซอร์สเปกโทรสโกปี AS7265x: คืออะไร
AS7265x ของ SparkFun ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกันสามตัว: AS72651 สำหรับแสง UV, AS72652 สำหรับแสงที่มองเห็นได้ และ AS72653 สำหรับอินฟราเรด ระหว่างทั้งสามสามารถตรวจจับแถบแสงได้ทั้งหมด 18 แถบตั้งแต่ 410 นาโนเมตรถึง 940 นาโนเมตร ช่วยให้เซ็นเซอร์จับได้ว่าวัสดุต่างๆ มีปฏิกิริยาอย่างไรกับความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน
นอกจากเซ็นเซอร์แล้ว อุปกรณ์ยังมาพร้อมกับไฟ LED สามดวง: UV 405nm, สีขาว 5700K และ IR 875nm ช่วยให้คุณสามารถส่องสว่างวัตถุที่คุณกำลังวัดด้วยแสงประเภทที่เหมาะสม ด้วยการตั้งค่านี้ คุณสามารถอ่านค่าแสงที่สะท้อนหรือดูดกลืนโดยวัตถุได้อย่างแม่นยำ
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค AS7265x
เซ็นเซอร์นี้ไม่เพียงโดดเด่นในด้านความสามารถในการวัดสเปกตรัมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความแม่นยำด้วย ระบบสามารถวัดด้วยความแม่นยำสูงสุด 28,6 nW/cm2 และความแม่นยำ +/-12% นอกจากนี้ ระบบยังทำงานที่แรงดันไฟฟ้าทั่วไปที่ 3,3V ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้กับบอร์ด Arduino และไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้พลังงานต่ำอื่นๆ
AS7265x ใช้อินเทอร์เฟซ I2C เป็นค่าเริ่มต้น แม้ว่าคุณจะสามารถกำหนดค่าให้ทำงานผ่านอินเทอร์เฟซ UART แบบอนุกรมที่ 115200 bps ได้หากต้องการ ด้วยอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม คุณสามารถส่งคำสั่ง AT และรับคำตอบโดยละเอียดเกี่ยวกับสถานะของเซ็นเซอร์และการอ่านค่าที่กำลังดำเนินการได้
ฟังก์ชันและการใช้งานของเซ็นเซอร์ AS7265x
สาขาสเปกโทรสโกปีมีความน่าสนใจและมีการนำไปประยุกต์ใช้มากมายทั้งในด้านวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม การใช้งานสเปกโทรสโกปีที่พบบ่อยที่สุดได้แก่:
- การกำหนดโครงสร้างอะตอมของตัวอย่าง
- การติดตามระดับออกซิเจนที่ละลายในระบบนิเวศทางน้ำ
- การวิเคราะห์ปริมาณธาตุอาหารในดินเกษตรกรรม
- การวิจัยลักษณะเฉพาะของโปรตีน
เซ็นเซอร์ AS7265x ช่วยให้นักวิจัยและผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรกสามารถศึกษาว่าวัสดุบางชนิดมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อแถบแสงต่างๆ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้อุปกรณ์เพื่อทำการศึกษาคุณภาพน้ำหรือวิเคราะห์พื้นผิวของอาหารเพื่อตรวจจับส่วนประกอบได้
วิธีใช้เซ็นเซอร์ AS7265x กับ Arduino
การรวม AS7265x กับ Arduino ทำได้ง่ายมาก เนื่องจากมีไลบรารีเฉพาะซึ่งคุณสามารถดาวน์โหลดได้โดยตรงจากตัวจัดการไลบรารีของสภาพแวดล้อมการพัฒนา Arduino ไลบรารีนี้จะกำหนดค่าการเชื่อมต่อ I2C ไว้ล่วงหน้า ดังนั้นคุณจึงสามารถอ่านค่าจากทั้ง 18 ช่องได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย
คุณสมบัติที่สำคัญบางประการของไลบรารี AS7265x ได้แก่ ความสามารถในการวัดโดยเปิดหรือไม่มีไฟ LED ส่องสว่าง ควบคุมกระแสไฟ LED อ่านอุณหภูมิจากเซ็นเซอร์ทั้งสามตัว และเรียกค่าที่อ่านได้ที่ปรับเทียบแล้ว
หากคุณก้าวหน้ากว่าและต้องการโต้ตอบกับเซ็นเซอร์โดยใช้คำสั่งระดับต่ำ คุณสามารถเปิดใช้งานอินเทอร์เฟซ UART และส่งคำสั่ง AT ด้วยตนเองได้ คำสั่งที่สำคัญที่สุดบางคำสั่งคือ:
- AT: คำสั่งนี้ช่วยให้คุณตรวจสอบว่าเซ็นเซอร์ตอบสนองหรือไม่
- พยายาม: แสดงการอ่านอุณหภูมิเซ็นเซอร์ปัจจุบัน
- อัตดาต้า: ดึงค่าที่ไม่ได้สอบเทียบจากเซ็นเซอร์
- ATCDATA: รับค่าที่สอบเทียบของเซ็นเซอร์ทั้งสามตัว
ตัวอย่างการใช้งานจริง
ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดอย่างหนึ่งของการใช้ AS7265x กับ Arduino คือการอ่านค่าจากช่องแสง 18 ช่อง การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับ Arduino Nano ทำได้ง่ายเพียงแค่เชื่อมต่อพิน I2C (SDA และ SCL) เข้ากับพินที่เกี่ยวข้องบน Arduino จากนั้น ด้วยโค้ดไม่กี่บรรทัด คุณสามารถดูผลลัพธ์ได้ในคอนโซล Arduino
อีกตัวอย่างที่น่าสนใจคือการใช้ฟังก์ชันไลบรารีเพื่อเปิดไฟ LED ทีละดวงขณะอ่านค่า สิ่งนี้มีประโยชน์ในการส่องสว่างวัตถุด้วยวิธีที่ควบคุมได้มากขึ้น และคุณสามารถเปลี่ยนกระแสไฟของ LED ให้เหมาะกับความต้องการของคุณได้
หากคุณต้องการยกระดับโปรเจ็กต์ของคุณไปอีกขั้น คุณสามารถเพิ่มส่วนประกอบอื่นๆ เช่น หลอดไฟภายนอก เพื่อส่องสว่างวัตถุด้วยแสงที่แตกต่าง สิ่งนี้มีประโยชน์หากคุณต้องการทำการวัดขั้นสูงมากขึ้นและต้องการให้วัตถุได้รับแสงสว่างดีขึ้น
ไม่ว่าโครงการจะเป็นอย่างไร AS7265x ก็เป็นเซ็นเซอร์อเนกประสงค์อย่างยิ่งที่สามารถใช้งานได้หลากหลาย ไม่ว่าคุณจะทำงานในโครงการวิทยาศาสตร์ของโรงเรียนหรือกำลังพัฒนาโซลูชันทางอุตสาหกรรม ความสามารถของ AS7265x ในการวัดแสงที่ความถี่ 18 ความถี่ทำให้เป็นเครื่องมืออันทรงพลัง
AS7265x สร้างความแตกต่างอย่างมากในด้านสเปกโทรสโกปีเดสก์ท็อป โดยนำเทคโนโลยีที่แต่ก่อนมีราคาแพงมากและซับซ้อนมาสู่มือสมัครเล่นและมืออาชีพ