Fotometrie - konkrétní příklad k řešení ■ asi nejběžnější bioanalytický systém ■ zdroj světla, absorbce - pokles intenzity při průchodu kyvetou se vzorkem, detektor intenzity prošlého světla ■ pokročilé měření intenzity světla fotodiódou -součástka s drobnou elektronikou nebo modul ■ ■ 1) koncepce bezdrátově ovládaného fotometru ■ 2) integrovaný modul spektrofotometru Schéma měření A = 8C\ optická kyveta K------> detektor - měření dobré intenzity světla . tloušťka / (ve srovnání s fluorimetrií či chemiluminometrií) fotodióda, (fotoodpor- levné systémy) průtočné uspořádání, mikrodestička, v mikrokapce (Nanodrop) w m ^ w mm v v w Dílci celky reseni ■ co bude zdrojem světla ■ co bude detektorem ■ jaký mikrokontroler ■ způsob komunikace ■ potřebujeme display? ■ jak se bude napájet ■ ovládací sw (arduino) ■ vnější sw pro zobrazení a záznam dat ■ optická konstrukce a kyveta ■ mechanická krabička Zdroj světla ■ standardně - lampa halogenová, deuteriová (pro UV), xenónová výbojka ... velké, drahé, energeticky náročné ■ pro přenosný systém - LED nebo laserová LED Zdroj světla standardně - lampa halogenová, deuteriová (pro UV), xenonová výbojka ... velké, drahé, energeticky náročné LED - škála poskytující různé barvy (tj. vlnové délky), širší pásmo dnes i UV LED běžně existují (drahé...) RGB LED - kombinace ze tří barev světelný výkon - dle očekávaných A úhel vyzařování -raději úzký Laser LED - výkon, jen několik vln. délek 407, 532, 650 nm Color Peak LED P/N ft of Temperature Wavelength Suffix Description Chemistry Elements (CCTTyp) (A / x -coord} H High efficiency Red GaP 2 ~ rx\ SR Super Red GaAIAs 660 SR Super Red AllnGaP ■i - 660 S' Super Hir;h Inic-Mly Red AlnGaP ■i 636 High Intensity Red G a As P 3 ■ 63 S a TS AllnGaP Red AllnGaP 4 640 S(: Super Orange AllnGaP ■1 ~ 610 A Amber GaAsP 3 60S SY Super Yellow AllnGaP 4 590 ZY TS AllnGaP Yellow AllnGaP 4 590 Y Yellow GaAsP 3 - 590 SUG Super Ultra Green AllnGaP 4 574 G Green GaP 2 ~ %5 SG Super Green GaP 2 *- 565 PG Pure Green GaP 2 .... 555 UPG Ultra Pure Green InGaN 3 hi 525 UEG Ultra Emerald Green InGaN 3 - 500 USB Ultra Super Blue InGaN 3 tut 470 UV Ultra Violet InGaN 3 410 SUV _ Super Violet InGaN 3 - 380 Turquoise InGaN 3 ~ 0 IS _ □ Violet / Purple InGaN 3 0.22 P Pink InGaN 3 0.33 MW (Warm) Warm White InGaN 3 3000K Af NW (Neutral) Neutral White InGaN 3 4000K ■V UW (Cool) Cool White InGaN 3 6000K - Možnosti a formát odkud: elektroshop (GM), velkosklad na webu (TME, Farnell, Digikey, ...), renomovaní výrobci (Thorlabs, Edmund Ootics, Roithner) Unmounted LEDs High-Power UV LEDs with Ball Lens Pigtailed LEDs, MM Fiber Unmounted LEDs in SMT Packages LEDs on Metal-Core PCBs MM Mounted LEDs Collimated LEDs High-Power Sous® LEDs for Microscopy Cage-Compatible Diffuse Backlight LED Fiber-Coupled LEDs ► LEDs in the UV, Visible, or IR Spectral Ranges Broadband Light Sources ► Compatible with Versatile LED Mounts Application Idea TO-18 LED Shown in LEDMF Mount (Post Not Included) 255-340 nm 300 Eur 375-1600 nm 10-20 Eur T-1 3/4 P3Ck3QS ivj-iu i aoi\ayc „_ . with Glass Lens with Glass Lens „T,L »86 UV LED with Ball Lens 18 Package TO-39 Package^ to <*a d<,*Jz TO-18R Package TO-39 Pack Glass Cover with Window , ,w , ^ 9 with Glass L TO-18 Package with Glass Lens TO-46 Package with Glass Lens 1 TO-18 Package with Glass Cover TO-39 Package UV LED with Aspheric Glass Lens TO-18R Package TO-39 Package with Glass Lens LEDMT1E U SB-Powered LED Mount Detektor / fotodióda dle oblasti vlnových délek, pro VIS BPW21 osvícení vyvolá proud - my ale chceme měřit napětí - použijeme operační zesilovač ve funkci transimpedančního zesilovače výstupní napětí je úměrné intenzitě světla lze užít třeba OZ MCP6022 chceme napájet pouze z +5 V „rail to rail" funkce - plné využití rozsahu odpor 220 Ohm ve zpětné vazbě určuje citlivost (větší = vyšší, ideálně přepínatelný) O© AREF AR DUI NO Ä, n UNOr3 GDN^ IOREF □ 1Z RESET PWM Dli PWM D10 5V PWM D9 c- \ DB \ :■ Vir D7 PWM D6 AQ PWM D5 AI D4 A2 PWM D3 A3 D2 A I IX Dl A5 Detektor - modul ■ TSL2591 - fotodióda doplněná obvodem zesilovače, A/D převodníkem, I2C přenos rovnou poskytne digitální data ■ kombinuje dvě fotodiódy - širokopásmovou pro VIS, IR) a IR, navíc umožní určit úroveň osvětlení v obrovském rozsahu 1 : 6x108 /188 pLux až 88 000 Lux ■ lze nastavit zesílení LOW 1x MED 25x HIGH 428x gain a integrační čas 100, 200, 300, 400, 500, 600 ms - kombinace pak určí dynamický rozsah; nejcitlivější pro 428x a 600 ms ■ připojí se standardně I2C - GND, Vin 3.7 až 5 V, S D A, SCL ■ užší vymezení detekovaných vlnových délek - předřadí se filtr (band-pass) vymezí žádaný interval ■ zaostření - čočka, (objektiv) #include #include #include #include #include "Adafruit_TSL2591.h U8X8_SSD1306_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(/* reset=*/ U8X8_PIN_NONE); Adafruit_TSL2591 tsl = Adafruit_TSL2591(2591); // pass number for the sensor identifier char buf[10],fit[10]; float t; void setup(void) { u8x8.begin(); u8x8.setPowerSave(0); u8x8.setFont(u8x8_font_amstrad_cpc_extended_r); Serial.begin(9600); Seriall.begin(9600); // BT HC06, pin 1234 if (tsl.begin()) { Serial.println("Found a TSL2591 sensor"); } else { Serial.println("No sensor found ... check your wiring?"); while (1); } tsl.setGain(TSL2591_GAIN_MED); // LOW lx MED 25x HIGH 428x gain tsl.setTiming(TSL2591_INTEGRATIONTIME_300MS); // 100, 200, 300, 400, 500, 600 } void loop(void) { u8x8.clear(); uintl6_t x = tsl.getLuminosity(TSL2591_VISIBLE); //dtostrf(x,5,1,flt); sprintf(buf, "%d",x); u8x8.drawstring(1,0,buf); Serial.println(buf); Seriall.println(buf); delay(1000); } Xiao - TSL2591 Spektrum? ano ... Hamamatsu CMOS modul Mini spectrometer Bluetooth module Nano microcontroller KIA c»: JIB »f « it í t bV (» ;r Ii 5r ju cac Ct< tu Dm ni in ListPicker (B = ListView (B Notifier ® PasswordTextBox , es m Slider ffi H Spinner a Switch m ■ TextBox 2, es TimePicker o □Display hidden components in Viewer r «•.■Ii 1 9:4 8 Bluetooth Disconnect Not connected Wavelength mode Get Send Capture < o □ Non-visible components 0 0 IB 9 BluetoothClientl Clock! ChartMakerl ActivityStarterl Components a ~ Screen 1 s i]lVerticalArranc a JVerticalArranc b HHorizontalA Bluetoothl JDisconnec IaI Connection JMode b HHorizontalA JCalibrateL -GetBaselir -SetWavele Properties Screenl AboutScreen ---l^_-l_ Rename Delete Media_ Hosms.png Upload File... AccentColor I Default AlignHorizontal [Center: 3 t| AlignVertical Top: 1 ▼ AppName OSMS BackgroundColor ! ] Default Backgroundlmage None..._ BigDefaultText □ BlocksToolkit |AHtJ CloseScreenAnimatiot Default t DefaultFileScope AppT Blocks OSMS Blocks Screenl t \\ Add Screen ... Remove Screen I Publish to Gallery Designer i Blocks b Built-in □ Control ■ Logic ■ Math ■Text ■ Lists ■ Dictionaries ■ Colors ■Variables ■ Procedures b 0 Screenl m OlVerticalArranc b iSVerticalArranc Rename Delete Media Viewer Hosms.png Upload File... ! 2 ©0 Show Warnings ] <•> © 0 Capture Click initialize global initialize alobal lEliT3Elto Záznam spektra initialize global . BytesAva i I a b I eToRecei ve .DrawLineGraph chartTitle hAxisTitle vAxisTitle labels values rom csv row text get from csv table text global labels llobal values webViewer delav ▼! m/ont_r\ ri\/Qt-» tr\ rr\ n r o m m i t-» n