Applicazioni scientifiche


Applicazioni scientifiche

Questo è il blog più adatto per scrivere messaggi che riguardano la ricerca e la strumentazione scientifica. Naturalmente parliamo sempre di realizzazioni da Maker, con un budget limitato. Anche se, in alcuni casi, si sfiorano argomenti della grande scienza, e con ottimi risultati.

Per approfondire questi argomenti si consiglia di consultare anche il sito Physics Open Lab

  1. Marco says:

    Ho realizzato la versione base (portatile) del vostro incredibile strumento (Theremino Spectrometer N.D.R.) e mi accingo ora a realizzare la versione BenchTop. Incredibile veramente! Non avrei mai immaginato di raggiungere precisioni simili con una webcam e un pezzetto di DVD!

    Sono partito dallo strumentino del tutto simile al vostro, pubblicato e commercializzato da PublicLab, che effettivamente ha buone prestazioni, ma è meno versatile, personalizzabile e che, purtroppo, è anche più costoso nella realizzazione.

    Sono quindi “approdato” ad un colorimetro/fotometro prodotto da IORodeo (USA), semplice ma curato nella concezione e realizzazione, con un discreto software di corredo. Naturalmente il colorimetro è diverso anche dal punto di vista costruttivo e prestazionale. Lo IORodeo Colorimeter è un po’ costoso, pensando sempre a livello di filosofia “Maker”, ma comunque ben sviluppato.

    Alla fine sono arrivato al Theremino System che giudico il migliore, grazie anche all’ottimo software. Migliore sia come scheda del sistema che come spettrometro. Quest’ultimo è qualitativamente superiore agli altri e possiede un ottimo rapporto prezzo/prestazioni.

    Allego due “scatti” fatti con Theremino Spectrometer, si tratta della ripresa di due sorgenti affiancate, una CFL ed un LED IR da 925 nm nominali e della ripresa del solo LED IR.

    https://www.theremino.com/files/MarcoSpectrometer_CFL+IRLED.jpg
    https://www.theremino.com/files/MarcoSpectrometer_IRLED.jpg

    La taratura è stata fatta inizialmente sulle due linee della CFL a 436 e 546 nm. Nella immagine con le due sorgenti si può apprezzare la possibilità di spaziare dall’UV all’IR in un solo colpo!

  2. Cari amici lettori del Blog Theremino, sono un radioamatore e scrivo a nome del Gruppo “Precursori Radiosismici” che si è costituito nella nostra Associazione Radioamatori Italiani (ARI). Occupandoci ovviamente di monitoraggio di segnali precursori elettromagnetici, quindi cosiddetti “radiosismici”, saremmo interessati a sapere come potremmo adottare il Sistema Theremino, finalizzato a questo utilizzo. Quali costi dovremmo preventivare? Inoltre sarebbe molto interessante lanciare un input agli Organizzatori e gestori del Sistema, al fine di conoscere la loro disponibilità a collaborare con il nostro Gruppo ARI in questa fase iniziale di ricerca. Un saluto cordiale e grazie ! Alfredo Gallerati (IK7JGI/ARI)

  3. Scusami Livio, qual è il tuo cognome? Grazie !
    Saluti cordiali
    Alfredo Gallerati

  4. Marco says:

    Buongiorno, volevo chiedere, riguardo allo spettrofotometro DIY, se utilizzando il pezzetto di DVD in riflessione invece che in trasmissione( cioè se il pezzetto di DVD può funzionare come reticolo riflettente) o se ci sono più problemi che vantaggi. Questa mia domanda è perchè lo spettro riflesso mi sembra molto più “brillante” rispetto al DVD ed anche al foglio da 1000 righe/mm

    • Livio says:

      Nelle nostre prove usare i reticoli in riflessione dava risultati peggiori. Probabilmente ci sono dei fattori che non conosco e non so spiegarti. Se ti resta il dubbio prova, magari otterrai risultati migliori dei nostri e in tal caso scrivilo qui.

      Un particolare che abbiamo notato e che forse non abbiamo spiegato nella documentazione è che il reticolo è bene tenerlo a una certa distanza dalla lente della telecamera. Quindi ci vuole un po’ di tubetto di plastica nera, magari 5 o 10 mm che tenga distanziato il reticolo dalla lente. Di solito lo stesso paraluce dell’obbiettivo dovrebbe bastare ma in alcuni casi potrebbe essere utile aggiungere un po’ di millimetri di tubetto nero. Anche di questo non so spiegarti i motivi ma ho verificato più volte che migliora i grafici.

      Sarebbe anche bene opacizzare (con carta vetro) tutte le superfici nere che possono creare riflessi. E quindi anche la superficie interna dell’eventuale tubetto distanziatore.

      • Marco says:

        ok , grazie mille ho visto anche io che distanziando un po migliora ( usando però la lente e focalizzando) appena riesco a trovare la distanza ottimale lo scriverò

  5. Hi Livio, this is amazing work fratello! I was trying very hard to figure out how to install the theremino spectrometer. I was hoping you could help. I’ve tried using the information provided but I cannot figure it out. Was hoping you could help. I will be using your spectrometer software to help people with health issue for free.

    Grazie e ciao,
    Claudio…..

  6. Michael and Joshua says:

    Hello together,
    my son do a lesson in Physics at school.
    The lesson is, split light into Wavelengths.
    So i say to him, lets try to build a Spectrometer.
    There ist a great Projekt for this Question.
    But we cant get the linked Trust USB Camera´s.
    So my Question is, what ist the best FOV for the Theremino Spectrometer.
    I mean what kind of lense will work.
    A fisheye Lense or a Lense that will act like the human Eye.
    What we found in the WWW.

    – 1.8mm Lens – 170º FOV
    – 2.1mm Lens – 160º FOV
    – 2.5mm Lens – 130º FOV
    – 2.8mm Lens – 115º FOV
    – 3.6mm Lens – 85º FOV
    – 6.0mm Lens – 50º FOV
    – 8.0mm Lens – 40º FOV
    – 12mm Lens – 24º FOV

    Ther so much Web Camera´s availible, we cant make a choose.

    Please give us a hint, which FOV ist the best to build the Theremino-Spectrometer.
    Thank you very much.

    Best Regards from Germany,
    Michael and Joshua

    Ps. Sorry for my unperfect English

    • Livio says:

      Sorry we do not know the FOV of the camera used.
      A normal WebCam with a medium FOV will be OK.
      Maybe you must try many camera to get one good working.
      The problem is not only the FOV but also the driver regulations, and also the infrared filter placed in a position wher you can remove it.

      WebCams are cheap the only method to individuate the best cam is to try some of them.
      Before to individuate the Trust we have tried 4 or 5 cameras.

      • Michael says:

        Hello Livio,
        after a sleepless night,i found this Web-Cam.
        The IR-Filter should be in the lens system.

        Resolution: 2 MP 1920×1080

        Lens: hundert degree FOV
        Supported OS Windows
        Plug and Play UVC compliant

        Controllable Features:
        Brightness, Contrast, Saturation, Hue, Sharpness, Gamma, White balance,
        Backlight contrast, Exposure

        Is this Web-Cam usable for the Spectrometer?

        • Livio says:

          It will work but it is impossible to know how will work without testing it.
          As a principle, do not buy WebCams too much expensive, and maybe try two different cams.

  7. Livio says:

    We moved here the Flicker Meter messages.
    Abbiamo spostato qui i messaggi sul Flicker Meter.

    • ecc says:

      Greetings,

      Thank you for this simple but effective design with real and practical applications for everyone.
      Having build the FlickerMeter and tested various light sources and globes I can confirm your results and comments. In addition I found that all Dimmable LED globes tested had a high flicker (12-16%) rate even without dimmer while all NonDimmable LEDs had practically zero flicker.

      Interestingly 12V dichroic halogen globes (downlights) had the lowest flicker of the incandescent globes with 1.4 % and zero with DC supply, giving also the best colour rendition and near infrared light important for eye regeneration at night. That to me would be the ideal reading light.

      The screen of a tablet computer showed a flicker of 46%. The http://www.iristech.co Iris eye protection app lowered this value to 21% flicker.
      Then I tested the flicker of an older Toshiba Satellite laptop and it showed no flicker at all, 0.1%.
      How can that be? Is it possible that the flicker frequency is too high to be processed by the meter and software?
      A few times while measuring I wished that the FlickerMeter would also give me also a frequency reading, for example when testing fluorescent lights and CFLs with electronic ballasts o r LEDs with dimmable power supplies
      Thanks again for making this and many other excellent designs freely available!

      Kind regards

      ecc

      • Livio says:

        The tablet flicker is produced by led retroillumination regulated by a raw PWM signal. This is a poor design, a better method is to drive the LED retroillumination, with a constant-current, switching power supply. The current is trimmed to get different illumination values.

        Many monitors have constant current LED drivers, and so they have zero flickering. My monitors (Samsung SyncMaster 913n – more than ten years old) have zero flickering also if regulated with low luminosity.

        As explained in the instructions, to measure the frequency you could use the Theremino SignalScope and WaveAnalyzer applications. But remember that we can only see low frequencies (about 200 to 300 Hz maximum).

        It is important also to know that all the lamps connected to the 50 or 60 Hz power supply have a flickering frequency of 100 or 120 Hz.

        Only dimmers can have an higher frequency, maybe 250 or 500 Hz and in those cases it will be difficult to measure the frequency, because our system is limited by the USB data exchange time.

        • ecc says:

          Thank you, Livio for your explanations. That cleared up a few questions.
          There then still remains a question: How will the FlickerMeter respond and what flicker index value will indicated if the flicker frequency is higher than > 300Hz and perhaps up to the 40 kHz range? Will it still show the correct flicker rate?

          • Livio says:

            At frequencies above 300 Hz there are no more differences between pulsed light and continuous light, neither for humans nor for animals.

            The application Theremino FlickerMeter should give correct values up to many KHz, because it controls all the mimimi and the maximum readings, sampled in a certain time interval. In this way, although the sampling rate is at most 500 … 1000 Hz, there are always some samples representing the minimum value and other samples representing the maximum value.

  8. Giacomo says:

    Ciao Livio, ho bisogno di un aiuto riguardo il Theremino Geiger. Ho cercato di seguire pedissequamente le istruzioni sul doc scaricabile. Ho anche scoperto che il cavetto Adapeter-Master (comprato su ebay insieme all’Adapter GA500-V3) aveva il signal e il +5V invertito. Ho un tubo SBM-20 (ne ho controllato la polarità quando l’ho collegato all’adapter). Connettendo il tutto ha funzionato egregiamente per alcuni minuti e poi ha iniziato a scaricare improvvisamente leggendo valori altissimi. Il fatto è che legge quei valori anche staccando il cavo sull’adapter (ma lasciandolo attaccato al master. Ho controllato la tensione ai capi del tubo e segna 236V. Possibile? mi aspetterei 400v dato che ho ponticellato come da istruzioni (ponticello-gnd segna 400V). Quali verifiche posso fare?
    Grazie

    • Livio says:

      Da quel che hai scritto non posso capire.

      Comunque è normale che il cavo lasciato aperto (non collegato all’adapter) prenda disturbi indotti dalla rete elettrica e quindi conti da solo.

      Ed è anche normale che se misuri con un tester ti vengano 200 volt o poco più.
      Bisogna misurare con un partitore ad alta impedenza come spiegato qui:
      https://www.theremino.com/blog/gamma-spectrometry/hardware-tests#hv

      Scrivimi a engineering chiocciola theremino punto com
      Così poi ci sentiremo per telefono o skype e lo sistemiamo.

      • Giacomo says:

        ok, solo che non sono sicuro di riuscire a mettere su in tempo brevi un probe HV.
        Appena possibile ti invierò il mio contatto skype. Grazie

        • Livio says:

          Non c’è bisogno di costruire un probe HV, la tensione è giusta, devi cercare altri difetti.
          Probabilmente è un errore stupido, magari il cavetto sbagliato o interrotto, o il jack che non tocca.
          O forse il jack femmina mal saldato sul geiger adapter (guardare bene tutte le saldature con la lente a volte manca lo stagno).
          Oppure, ma spero proprio di no, è il tubo geiger difettoso, ogni tanto capitano tubi che scaricano in continuazione (molti tick per secondo).
          Per poterti aiutare dovresti dire qualcosa di più, ad esempio quanti tick al secondo (te li conta la applicazione Theremino Geiger).

          Fai questa prova:
          1) Se dissaldi il tubo geiger dal GeigerAdapter (e lasci il GeigerAdapter connesso al Master) allora smette di fare tick-tick?
          2) Se in queste condizioni unisci tra loro i due fili che dovrebbero andare al tubo geiger fa un tick?
          Se i due test precedenti sono andati bene (cioè il primo sta zitto e il secondo fa tick) allora è sicuramente il tubo Geiger che scarica al suo interno.

          Poi fai la controprova:
          1) Verifichi che il GeigerAdapter senza tubo geiger sta zitto
          2) Colleghi il tubo geiger al GeigerAdapter.
          3) Se inizia a fare tick-tick (più di uno al secondo) allora è il tubo difettoso.

          Un dubbio… il tubo geiger lo hai collegato alle due piazzole rettangolari vero? Ti chiedo questo perché alcuni hanno collegato il positivo del tubo al ponticello del 400 volt, invece che alla piazzola rettangolare in alto.

          Se non riesci a trovare il guasto mandalo a Lello e te lo aggiusterà velocemente senza farti spendere niente (sempre che non sia il tubo che non è riparabile e va ricomprato).

          • Ema says:

            Mi aggiungo alla discussione perchè l’estate scorsa avevo avuto anche io qualche problema con il geiger adapter.
            Non so se può essere qualcosa di analogo. Nel mio caso, dopo un po’ di prove (la tensione erogata era troppo bassa) avevo ricondotto la causa all’eccessiva umidità nell’aria.
            Mi sono dotato di deumidificatore e misuratore digitale di umidità ed effettivamente tutte le volte che superavo una certa soglia di umidità (non ricordo bene, ma credo fosse oltre 80%) non avevo più conteggi.
            Deumidificando l’aria (riuscivo a togliere solo il 10%, massimo 15% date le condizioni eccessive), dopo qualche mezz’ora tutto tornava tutto normale: avevo conteggi e la tensione era divenuta più accettabile.
            Anche io avevo usato un SBM20.

            • Livio says:

              Nel caso di Giacomo i conteggi sono troppi, se ho capito bene vere raffiche di impulsi. Probabilmente decine di impulsi al secondo. Quindi non può essere dovuto all’umidità.

              Effettivamente può succedere che una umidità molto alta “bagni” il circuito stampato del GeigerAdapter e provochi perdite di corrente tra i componenti che lavorano ad altissima impedenza (gli zener che regolano la tensione soprattutto).

              Una umidità così alta, non solo può modificare la tensione regolata, ma può anche catturare le particelle di polvere e unirle in uno strato appiccicoso che, alla lunga, potrebbe portare il GeigerAdapter a non funzionare più del tutto (in caso pulire con molta Dielina e pennello).

              Una alta umidità può anche ossidare le parti in rame e le saldature e lentamente distruggere il circuito in modo irreparabile.

              La soluzione però non è di deumidificare l’intera stanza (troppo costoso) ma di chiudere il Geiger Adapter in una piccola scatola di plastica e aggiungervi dentro una bustina di essiccante (Silica Gel).

              Per rendere la scatola stagna si possono usare dei connettori, oppure far passare i fili da forellini e sigillare con colla (colla a caldo o anche vinavil).

  9. Giacomo says:

    Comincio un’altra discussione sennò viene troppo stretto. In risposta ad alcune domande di Livio: devo ancora fare le prove che mi hai detto (appena mi libero da alcuni impegni familiari); Avevo comunque collegato il tubo alle piazzole corrette.
    Riassumo brevemente il funzionamento anomalo: collego il tutto come da indicazioni sulla documentazione, avvio il programma Theremino Geiger e l’HAL si avvia automaticamente, imposto HAL, tipo di tubo, ecc.. Dopo qualche secondo, iniziano i tick e per circa 5 minuti sento i tick casuali con misura a circa 100 nS/h nel mio soggiorno (esulto di gioia). Poi improvvisamente i tick diventano frequenstissimi fino ad avere le fattezze di un rumore bianco (ovviamente la misura sale a valori prossimi al Big Bang primordiale).
    Comincio a pensare che il tubo sia difettoso.
    Approfitto per chiederti anche un’altra cosa: il Theremino Geiger porta con se un l’HAL 6.1; posso stituirlo con l’ultima versione?
    C’ho provato e la problematica si ripete lo stesso però!

    • Livio says:

      Il software non c’entra di sicuro, l’unica possibilità (ma non credo proprio sia il tuo caso) è che stai utilizzando un altra applicazione thereminica che scrive sullo Slot che si usa per il geiger (solitamente lo Slot 1 se non lo cambi).

      In casi rarissimi potrebbe forse anche succedere che i 5 volt dell’USB siano notevolmente instabili (USB difettosa), in questo caso sarebbe utile provare con un altro PC (o notebook, o tablet).

      Comunque c’è una prova semplice che elimina ogni dubbio:
      – Scolleghi il tubo geiger dal geiger-adapter e verifichi che non ci siano impulsi.
      – Tocchi con le dita ambedue i due fili che andrebbero al tubo (non danno la scossa perché sono pochi microampere). E verifichi che ogni volta che li tocchi diano uno o due tick.
      – Oppure metti in corto i fili che andrebbero al tubo e verifichi che facciano qualche tick.

      A questo punto elettronica e software sono a posto. Quindi puoi fare la controprova, colleghi il tubo geiger (senza modificare nient’altro), e vedi che succede.

      Se il tubo geiger è difettoso potresti scrivere al venditore e spiegargli cosa succede. I venditori sanno che ogni tanto i tubi fanno questo scherzo e potrebbe mandartene un altro senza fare storie. Oppure potresti comprarne un’altro da lui e, dopo aver verificato che il secondo funziona, rispedirgli il primo e farti restituire i soldi (se lo hai preso su eBay e non è passato troppo tempo il rimborso è assicurato).

      L’HAL puoi sostituirlo ma non cambia niente. Gli HAL vanno tutti bene per il semplice lavoro che devono fare qui (niente Adc24, niente FastPwn, niente Encoders, solo contare impulsi).

  10. Giacomo says:

    Se tocco i fili con le dita, fa un click. Se li metto in corto, inizia il fruscio che ti dicevo e il valore di misura sale alle stelle.

    • Livio says:

      Se li metti in corto può fare una raffica nel momento in cui fai contatto, questo è perché unendo i due metalli li strisci leggermente uno contro all’altro. Ma poi, una volta che il corto è stabile, deve stare zitto.

      Anche toccando con le dita, a seconda di come tocchi, può fare pochi impulsi o anche una piccola raffica.

      L’importante è che stia zitto quando è stabilmente aperto o stabilmente chiuso. Se non fa così scrivimelo, mai successo ma tutto può essere…

  11. Livio says:

    KEN ci ha scritto riguardo allo spettrometro e chiede:
    1) E’ possibile analizzare spettri da 250 nm a 1100 nm?
    2) Sullo spettro prodotto dal software l’asse X è la frequenza. Se l’asse Y non può essere usato per misurare l’intensità allora cosa misura?

    Risposta 1:
    La frequenza è misurabile da 250 nm fino a 1200 nm con buona precisione (+/-0.5 nm nelle migliori condizioni). Ma la ampiezza (quantità di luce) non è misurabile.

    Risposta 2:
    L’asse X è la frequenza con buona precisione.
    L’asse Y è l’intensità, ma la precisione è così bassa che può essere usato solo per vedere dove si trovano i picchi.

    Se si aumenta l’intensità della luce alcune frequenze saturano nella webcam per cui i rapporti di intensità tra le varie frequenze cambiano notevolmente. Se si diminuisce l’intensità della luce le misure che si fanno nelle valli sono praticamente solo rumore.

    La dinamica tra i minimi e i massimi è pochissima per cui si lavora sempre con parte del grafico in saturazione e altre parti dominate dal rumore.

    Inoltre alcune frequenze (infrarossi e ultravioletti) vengono rilevate con sensibilità notevolmente minore. E questo cambia moltissimo da una WebCam all’altra.

    Non è possibile fare una taratura delle intensità perchè sarebbe valida solo nelle esatte condizioni in cui è stata fatta. Non appena si cambiasse la quantità di luce, la webcam, e il suo driver, modificherebbero la risposta e la taratura non sarebbe più valida.

    Gli errori di intensità prodotti da tutte le cause sommate superano le decine di volte, e anche centinaia sugli estremi della banda.

  12. Angelo says:

    Volendo avere delle acquisizioni di immagini all’infrarosso, cioe con una termocamera, avete qualche suggerimento da darmi su quale apparecchio comprare ma non tanto costoso? dopo varie ricerche sono arrivato al Flir che costa circa 245E,che ne pensate? http://www.flir.it/flirone/ios-android/
    Grazie

    • Livio says:

      Mi spiace ma non abbiamo esperienza su queste camere. Noi ci occupiamo solo di cose che si possono costruire fai da te e spendendo pochissimo.

      Comunque tieni conto che non è una vera termocamera, ha una risoluzione molto bassa e una precisione di misura della temperatura intorno ai +/-5 gradi centigradi, nei casi migliori, e se il materiale che si misura ha la emissività giusta. In pratica è molto probabile ottenere errori di misura intorno alle decine di gradi.

      Quindi se vuoi utilizzarla per vedere dove passano i tubi del riscaldamento andrà bene. Ma per fare misure funzionerebbe meglio un semplice termometro a infrarossi, che è più preciso e costa molto meno.

  13. C-Rod says:

    Hello!

    Theremino Spectrometer v2.6 didn’t work in windows XP or windows Vista. Works fine with Windows7 . Can you make any suggestions how to make it work in windows XP?

    thank you

    • Livio says:

      We tested it on XP and it works. Can you please specify the error?
      Maybe the problem is the webcam driver?
      Can you see the camera image?

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