A spectrometer based on smartphones and a low-cost kit for transmittance and absorbance measurements in real-time

• Autores: O. Ormachea, A. Villazón, R. Escalera
• Localización: Óptica pura y aplicada, ISSN-e 2171-8814, Vol. 50, Nº. 3, 2017, págs. 239-249
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Espectrómetro basado en teléfonos inteligentes y un kit de bajo costo para mediciones de transmitancia y absorbancia en tiempo real
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Debido a sus capacidades de procesamiento, visualización, conectividad y captura de imágenes, el uso de teléfonos inteligentes ha sido propuesto recientemente como una opción factible para el desarrollo de instrumentos de medición en diferentes áreas (e.g. bio-sensores, espectrometría, sensores electroquímicos). En este trabajo presentamos el desarrollo de un espectrómetro miniaturizado de bajo costo que utiliza la cámara de un teléfono inteligente Android y procesa las imágenes en un software propio de espectrometría (aplicación Android). El prototipo incluye un kit de medición conformado por un porta-cubetas, una fibra óptica con un elemento conector y una fuente LED blanca eficiente de alta intensidad. La aplicación Android permite una calibración inicial en función de la longitud de onda y otra calibración subsecuente para obtener valores de absorbancia/transmitancia que generan curvas espectrales en tiempo real. La validación del prototipo se realizó con un estudio de caso en el área industrial para la medición de concentraciones de cromo en licores de curtido, comparando los resultados con un espectrofotómetro convencional calibrado. Gracias al dispositivo y kit desarrollados, la medición se puede realizar in-situ y en tiempo real, lo que permitiría optimizar el proceso de curtido sin necesidad de adquirir equipos costosos.

  • English

    Recently, the use of smartphones has been proposed as a real option for developing measurement instruments in different areas (e.g. bio-sensors, spectroscopy, electro chemical sensor) due to their processing, visualization, connectivity and image capturing capabilities. In this work, we propose the development of a low-cost miniaturized spectrometer that uses the camera of an Android smartphone and processes the images in a self-developed software (spectrometric Android App). It includes a measurement kit with a cuvette holder, an optical fiber with a connecting element, and a high luminous efficiency white LED. The spectrometric Android App allows an initial wavelength calibration and a subsequent calibration for measuring absorbance/transmittance, to obtain spectral curves in real-time. We validated our prototype with a case study in the industrial area, by measuring the concentration of chrome in tanning liquors, and comparing the results with a calibrated conventional spectrophotometer. Thanks to our approach, measurements can be done in-situ and in real-time, thus allowing optimized tanning processes, without requiring expensive measurement equipment.