Implementación de hardware para sensores ópticos

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo principal el desarrollo de un espectrómetro compacto y una interfaz gráfica que permita al usuario visualizar los resultados de las medidas y controlar el sensor. Para ello, primeramente, se proporciona una introducción a la teoría de la luz y se exponen una serie de conceptos que permiten entender con mayor claridad los principios físicos en los que se basa la espectrometría y los fotodetectores. Además, se incluye una pequeña introducción a la espectrometría y se describe el funcionamiento interno de un espectrómetro, lo que resulta crucial para poder llevar a cabo este proyecto y cumplir con el objetivo de desarrollar un producto de dimensiones y presupuesto limitados. Por otro lado, a lo largo de la memoria se describe la solución propuesta, dividida en tres partes, diseño hardware, elección del ordenador y diseño software. En la primera parte se estudian los distintos sensores que hay en el mercado y se explica el desarrollo hardware (diseño de esquemático y placa de circuito impreso y montaje) de uno de los sensores expuestos. En la segunda parte, se presentan las opciones que hay en el mercado para ordenadores de placa única y se justifica la selección para este proyecto. Por último, en la tercera parte se describen las distintas librerías que existen para poder construir una interfaz gráfica y se explica el programa diseñado. Por último, se presentan los resultados del sistema completo junto con una serie de medidas experimentales, que se compararán con un espectrómetro comercial con el fin de conocer si el dispositivo diseñado se puede emplear en un sistema más complejo de detección automática de hidrocarburos.
Abstract:
The main objective of this project is the development of a compact spectrometer and a graphical interface that allows the user to visualize the measurement results and control the sensor. For this purpose, an introduction to the theory of light is provided and a series of concepts that allow a clearer understanding of the physical principles on which spectrometry and photodetectors are based are presented. In addition, a short introduction to spectrometry is included and the inner workings of a spectrometer are described, which is crucial to be able to carry out this project and meet the objective of developing a product of limited size and budget. On the other hand, the proposed solution is described throughout the report, divided into three parts: hardware design, choice of the computer and software design. In the first part, the different sensors available in the market are studied and the hardware development (schematic and printed circuit board design and assembly) of one of the exposed sensors is carried out. In the second part, the options available in the market for single board computers are presented and the selection for this project is justified. Finally, the third part describes the different libraries that exist to build a graphical interface and explains the designed program. Finally, the results of the complete system are presented together with a series of experimental measurements, which will be compared with a commercial spectrometer in order to know if the designed device can be used in a more complex automatic hydrocarbon detection system.