إذا كنت ترغب في إجراء دراسات التحليل الطيفي من المنزل، فقد أصبح ذلك ممكنًا الآن مع مستشعر SparkFun's AS7265x. هذا الجهاز المذهل عبارة عن مستشعر بصري قادر على الدراسة الدقيقة لكيفية امتصاص الأجسام وعكس ترددات الضوء المختلفة. أبرز ما في الأمر هو أنه يمكنك استخدامه بسهولة مع Arduino، مما يسمح لجمهور أوسع بكثير بتجربة التحليل الطيفي.
باستخدام AS7265x، من الممكن قياس نطاق واسع من ترددات الضوء، من الأشعة فوق البنفسجية (UV) إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة (IR)، مما يتيح مجموعة من الاختبارات البصرية والتطبيقات العلمية. والأفضل من ذلك كله، بفضل مكتبة Arduino، لن تحتاج إلى أن تكون خبيرًا في البرمجة أو البصريات لتتمكن من تشغيله. انها عمليا التوصيل والتشغيل.
مستشعر التحليل الطيفي AS7265x: ما هو؟
يتكون AS7265x من SparkFun من ثلاثة أجهزة استشعار مختلفة: AS72651 للأشعة فوق البنفسجية، وAS72652 للضوء المرئي، وAS72653 للأشعة تحت الحمراء. ومن بين الثلاثة، يمكنهم اكتشاف ما مجموعه 18 نطاقًا من الضوء تتراوح من 410 نانومتر إلى 940 نانومتر. يتيح ذلك للمستشعر التقاط كيفية تفاعل المواد المختلفة مع أطوال موجية مختلفة من الضوء.
بالإضافة إلى المستشعرات نفسها، يأتي الجهاز أيضًا مزودًا بثلاثة مصابيح LED: 405 نانومتر من الأشعة فوق البنفسجية، و5700 كلفن أبيض، و875 نانومتر من الأشعة تحت الحمراء، مما يسمح لك بإضاءة الجسم الذي تقوم بقياسه باستخدام النوع المناسب من الضوء. بفضل هذا الإعداد، يمكنك الحصول على قراءة دقيقة للضوء المنعكس أو الممتص بواسطة الجسم.
AS7265x المواصفات الفنية
لا يتميز هذا المستشعر بقدرته على القياس الطيفي فحسب، بل يتميز أيضًا بدقته. يمكن للنظام القياس بدقة تصل إلى 28,6 نيوتن/سم2 ودقة +/-12%. بالإضافة إلى ذلك، يعمل النظام بجهد كهربائي نموذجي يبلغ 3,3 فولت، مما يجعله مثاليًا للاستخدام مع لوحات Arduino وغيرها من وحدات التحكم الدقيقة منخفضة الطاقة.
يستخدم AS7265x واجهة I2C بشكل افتراضي، على الرغم من أنه يمكنك أيضًا تكوينه للعمل عبر واجهة UART تسلسلية بسرعة 115200 بت في الثانية إذا كنت تفضل ذلك. باستخدام الواجهة التسلسلية، يمكنك إرسال أوامر AT وتلقي استجابات مفصلة حول حالة المستشعر والقراءات التي يأخذها.
وظائف وتطبيقات حساس AS7265x
مجال التحليل الطيفي رائع وله تطبيقات متعددة في كل من العلوم والصناعة. من بين التطبيقات الأكثر شيوعًا للتحليل الطيفي ما يلي:
- تحديد التركيب الذري للعينة.
- مراقبة مستويات الأكسجين المذاب في النظم البيئية المائية.
- تحليل محتوى العناصر الغذائية في التربة الزراعية.
- البحث في توصيف البروتين.
يتيح مستشعر AS7265x للباحثين والهواة دراسة كيفية تفاعل مواد معينة مع نطاقات مختلفة من الضوء. يمكنك على سبيل المثال استخدام الجهاز لإجراء دراسات جودة المياه أو تحليل سطح الطعام للكشف عن تركيبته.
كيفية استخدام حساس AS7265x مع الاردوينو
يعد دمج AS7265x مع Arduino أمرًا بسيطًا للغاية بفضل المكتبة المخصصة التي يمكنك تنزيلها مباشرة من مدير المكتبة في بيئة تطوير Arduino. تقوم هذه المكتبة بتكوين اتصال I2C مسبقًا، حتى تتمكن من الحصول على قراءات من جميع القنوات الـ 18 بسرعة وسهولة.
تتضمن بعض الميزات الأكثر أهمية لمكتبة AS7265x القدرة على أخذ القياسات مع تشغيل مصابيح LED أو بدونها، والتحكم في تيار LED، وقراءة درجات الحرارة من جميع المستشعرات الثلاثة، واسترداد القراءات المعايرة.
إذا كنت أكثر تقدمًا وتفضل التفاعل مع المستشعر باستخدام أوامر منخفضة المستوى، فيمكنك تنشيط واجهة UART وإرسال أوامر AT يدويًا. ومن أهم الأوامر ما يلي:
- AT: يتيح لك هذا الأمر التحقق مما إذا كان المستشعر يستجيب.
- محاولة: يعرض قراءة درجة حرارة المستشعر الحالية.
- أتداتا: استرداد القيم غير المعايرة من أجهزة الاستشعار.
- بيانات: الحصول على القيم المعايرة لأجهزة الاستشعار الثلاثة.
أمثلة على الاستخدام العملي
أحد أبسط الأمثلة على استخدام AS7265x مع Arduino هو أخذ القراءات من 18 قناة ضوئية. يعد توصيل المستشعر بـ Arduino Nano أمرًا بسيطًا مثل توصيل منافذ I2C (SDA وSCL) بالمنفذ المقابل في Arduino. بعد ذلك، باستخدام بضعة أسطر من التعليمات البرمجية، يمكنك عرض النتائج في وحدة تحكم Arduino.
مثال آخر مثير للاهتمام هو استخدام وظائف المكتبة لتشغيل مصابيح LED واحدة تلو الأخرى أثناء أخذ القراءات. يعد هذا مفيدًا لإضاءة الكائن بطريقة أكثر تحكمًا، ويمكنك تغيير تيار مصابيح LED لتناسب احتياجاتك.
إذا كنت تريد أن تأخذ مشروعك خطوة أخرى إلى الأمام، يمكنك إضافة مكونات أخرى مثل لمبة خارجية لإضاءة الكائن بضوء مختلف. يعد هذا مفيدًا إذا كنت تريد إجراء قياسات أكثر تقدمًا وتحتاج إلى إضاءة أفضل للكائن.
بغض النظر عن المشروع، يعد AS7265x مستشعرًا متعدد الاستخدامات للغاية ويمكن استخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات. سواء كنت تعمل في مشروع علمي مدرسي أو تقوم بتطوير حل صناعي، فإن قدرة AS7265x على قياس الضوء عند 18 ترددًا تجعله أداة قوية.
يُحدث AS7265x فرقًا كبيرًا في مجال التحليل الطيفي المكتبي، حيث يقدم تقنية كانت تقليديًا باهظة الثمن ومعقدة جدًا للهواة والمحترفين على حدٍ سواء.