Ще у 2021 році я почав робити цей проект. Ідея була зробити універсальний інструмент для оптичної лабораторії, що включає джерело струму, вимірювач оптичної потужності на світлодіоді і чоппер. Аналогова частина є суперова, а от цифрова ні. Основний недолік проекту -- восьмисегментний дисплей з регістром зсуву. В принципі все працює, але мені довелось писати код без затримок, що значно продовжило написання скетчу і призвело до двох років затримки.
Наразі прилад складається з двох основних частин: постійного джерела струму і фотоамперметра.
Постійне джерело струму потрібне для живлення напівпровідникових лазерних діодів. Аби тримати частоту випромінювання постійною, джерело струму має бути прецизійним. Я використав LT3092 з шумом лише 10мкА і максимальним вихідним током 200мА. Цього для моїх потреб достатньо. Струм задаєтсья прецизійним, багатооборотним потенціометром на 20кОм.
Струм вимірюється на шунті за допомогою підсилювача шунта AD8210. При максимальному струмі, напруга на виході складає 4В, що дає змогу вимірювати її за допомогою АЦП Ардуїно. Для уточнення вимірів при малому струмі, я переключаю автоматично АЦП на внутрішню опорну напругу 1.1 В. Окрім того я імплементував FIR фільтр.
Спектр з і без фільру показаний на малюнку знизу:
Фотострум вимірюється спеціалазованих операційником OPA381.
Зсув у 2.5В дає мікросхема ADR03, а оцифровує сигнал 18 бітний АЦП MCP3421. Цей АЦП має вбудований референс і програмний підсилювач. Він просто ідеально підходить для цієї задачі. При максимальному підсиленні PGA=8, найменший вимірюваний фотострум складає 4.2 нА. Це є порядку темного струму типових світлодіодів (далі вже не треба). А максимальний струм 4.4 мА. Шість порядків вимірювання не змінюючи нічого ручками, це круто я вважаю.
Кнопка переключає між показама фотоструму і струму джерела. Світлодіоди знизу вказують на одиниці вимірювання нА, мкА і мА. В перших двох режимах вимірюється фотострум, а в останнюму лише струм джерела. Лазератриса має джерело струму для чоппера+оптопару для контролю його частоти, але це тут не треба. Також лазеретриса передає дані по UART, але не має власного USB-UART перетворювача (це буде виправлено в наступній версії). Також в наступній версії варто буде замінити восьмисегментний індикатор на екран, додати функцію зміни частоти вимірювання струму за рахунок втрати розширення АЦП (нараці вибірка 3.75 Гц), додати людські роз'єми і корпус.
Хоч прилад і працює, але результатом я не задоволений: в основному через відсутність роз'ємів, корпусу і віджившим своє індикатором. Урок в тому, що неправильно вибрані рішення на початку проекту призводять до величезної затримки і витрати надмірних зусиль. З іншої строни відпрацьовані аналогові рішення для вимірювання фотоструму та живлення лазерних діодів.
UPD: неможливо читати дисплей. Оновив на модуль з TM1637.