Handyspektrometer V 1.0

Ja, ich weiss. Ich fange dauernd neue Projekte an, ohne die Alten abzuschliessen. Das hat aber auch immer einen bestimmten Grund und diese Projekte sind auch nicht vom Tisch, sondern schlummern aufgrund von Zeit- oder Materialmangel.

Bei diesem Projekt ist das ein wenig anders. Alles, was ich dafür an Zeit aufbringen muss, ist hin und wieder ein wenig mit Blender arbeiten und den 3D-Drucker einrichten. Alles, was ich für das Projekt brauche habe ich und schlussendlich dauert auch der Zusammenbau nicht wirklich lange. Die weiterführenden Projekte werden wohl wieder etwas auf sich warten lassen, aber grundsätzlich ist das Projekt momentan schon durchführbar!

Die Idee

Die Idee hinter dem Projekt kam mir durch Zufall. Ich bin an Wissenschaft sehr interessiert und schaue viele Dokumentationen und ähnliches. Dabei bin ich darüber gestolpert, dass die Astronomen die Atmosphäre eines fernen Planeten analysieren wollen, alleine durch das Licht, was hier bei uns ankommt.

Auf der Suche nach Informationen bin ich über die Seite vom Max-Plank-Institut für Plasmaphysik gestolpert, auf der eine Bauanleitung samt Ausschneidebogen und benötigten Materialien zu finden ist.

Wen das interessiert, dem kann ich die Seite nur wärmstens ans Herz legen!

So war die Idee geboren, auch so ein Teil zu bauen. Ein Handy ist schliesslich kein Problem und die Materialkosten liegen bei maximal 15€. Allerdings, warum so ein Teil aus einem Bastelbogen ausschneiden, wenn man einen 3D-Drucker zur Hand hat?

Entwurf

Zum Beginn musste natürlich erst ein Objekt her, welches ich auch drucken konnte. Den Bastelbogen habe ich als Vorlage genommen, um die entsprechenden Grössen zu haben.

Hier treten jedoch Schwierigkeiten auf. Das Objekt aus einem Stück zu drucken hätte definitiv auf einer Seite einen Überhang von 90 Grad bedeutet. Das kann der Drucker zwar, doch würden sich Fragmente des Drucks im Inneren des Körpers ergeben, welche das Licht ablenken könnten. Von daher habe ich entschieden, dass Objekt zweiteilig zu gestalten und nach dem Druck einfach zusammenzustecken.

Zweiteilig ist es zum guten Schluss jedoch nicht geworden. Genau genommen sind es fünf Teile, die gedruckt werden mussten.

Der obere Teil mit der Schlitzblende, die man auf diesem Bild nicht sehen kann. Jedoch ist der Spund zu sehen, welcher später in die Nut des unteren Teils eingesetzt wird.

Der untere Teil mit der Öffnung für das Objektiv und der Halterung für das Handy. In diesem Fall das Sony Xperia XA

Die drei Klammern, mit welchen das Spektrometer am Handy gehalten wird.

Wie man sieht, ist eine der Klammern deutlich grösser. Schuld daran ist, dass mir ein Messfehler beim Handy unterlaufen ist und dadurch eine Seite weit über das Handy heraussteht. Da ich jedoch das untere Teil schon gedruckt hatte habe ich entschieden, lieber eine breitere Klammer zu drucken, um überhaupt Erfahrungen mit dem Spektrometer sammeln zu können.

Schlussendlich fehlt nur noch das, was das einfallende Licht schliesslich in seine Bestandteile zerlegt. Dafür habe ich mir, nach Vorgabe, ein Durchlicht-Beugungsgitter (1000 Linien/mm) gekauft. Dieses war mit unter 10€ nicht gerade teuer und ist so gross, dass man damit eine ganze Reihe solcher Geräte bauen kann. Einfach ein entsprechend grosses Stück ausschneiden und fertig.

Ich muss dazusagen, dass beim Versand offensichtlich schlampig gearbeitet wurde und ein Teil durch einen Knick nicht zu gebrauchen ist. Das ist aber zu verschmerzen. Selbst damit sind noch viele Varianten des Spektrometers realisierbar.

Ausdruck

Nachdem das Spektrometer im Computer soweit ausgearbeitet war, ging es an den Druck.

Wichtig beim Druck war mir, dass jegliches verfälschendes Licht ausgeschlossen werden kann. Aus dem Grund habe ich das ganze Objekt mit 2 mm Wandstärke und 100% Füllung gedruckt. Mit Erfolg! Selbst eine starke Taschenlampe, die direkt an die Seite gehalten wird, kann das Innere auch nicht nur minimal erhellen! Ausserdem ist das ganze Objekt damit extrem stabil! 100 Kg hält es problemlos aus! (Selbstversuch, hab mich drauf gestellt!)

Das Ergebnis sieht so aus:

Auf dem letzten Bild sieht man auch das aufgeklebte Beugegitter. Nach ein paar Experimenten wird sich wahrscheinlich herausstellen, wie der untere Teil besser für das Handy gestaltet werden kann. Hier zeigt sich der Vorteil in der geteilten Bauweise. Um Verbesserungen zu verwenden, muss nicht das ganze Objekt neu gedruckt werden! Der obere und material intensive Teil kann weiter verwendet werden!

Ergebnis

Auf der Seite des Max-Plank-Institut für Plasmaphysik gibt es zu dem Handyspektrometer einige Beispiele, wie ein korrektes Bild aussehen muss. Zum Beispiel so:

Von 400 – 750 Nanometer

Das Ergebnis, welches ich beim ersten Versuch erzielen konnte, sieht schliesslich so aus:

Wenn ich ehrlich bin, hat mich das Ergebnis überrascht. Eigentlich ging ich davon aus, dass ich ausschliesslich das Spektrum sehen würde. Dem scheint jedoch nicht der Fall zu sein. Unter Umständen habe ich auch etwas falsch gemacht, dass weiss ich noch nicht.

Aber, wenn man den entsprechenden Bereich ausschneidet, sieht es folgendermassen aus:

Da kann man doch eigentlich nicht meckern, oder? Prinzipiell bin ich zufrieden und freue mich schon, damit zu experimentieren! Spätestens da wird sich wahrscheinlich zeigen, ob ich was falsch gemacht habe, oder es eben genau so sein soll!

Nächste Schritte

Auch wenn das Bild schön aussieht, bin ich noch nicht dort, wo ich eigentlich hin möchte! Denn, so toll die Farben auch sind, so einen Farbverlauf kann ich auch auf dem Computer mit weniger Aufwand erstellen. Was mir fehlt ist eine entsprechende Auswertung. So wie hier:

Das heisst, die entsprechende Software muss her!

Aus diesem Grund werde ich mit der Entwicklung der Software beginnen. So wie es die Zeit zulässt. Nur weiss ich noch nicht genau, was ich dafür einsetzen werde. Sicher wird jedoch sein, dass es zuerst für Linux entwickelt wird. Wenn da alles nach meinen Vorstellungen funktioniert, habe ich aber auch vor eine Version für Android zu entwickeln. Zumindest vermutlich, bislang habe ich keine Erfahrung mit Android!

Bis dahin, vielleicht hat ja jemand eine Meinung zu meinem Projekt, Verbesserungsvorschläge, oder Tipps, die er mir weitergeben möchte. Ich würde mich sehr freuen, wenn ich ein paar Gedanken von euch lesen würde!

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