Sistema de caracterización de sensores totónicos basado en medidas de la intensidad de la luz reflejada

Abstract

[ES] El Trabajo de Fin de Grado (TFG) tiene como objetivo diseñar y realizar un Sistema de Análisis de Sensores Fotónicos de bajo coste, que permita realizar medidas en tiempo real. El sistema de caracterización tradicional se basa en la medida de la variación de la reflectividad de una muestra o sensor, al fluir sobre ella distintas soluciones a sensar. Se analiza el espectro comprendido entre 500 y 850 nm. Dicho sistema consta principalmente de una fuente de luz blanca para iluminar la muestra, y de un espectrómetro para recoger la luz reflejada. Principalmente el segundo componente tiene un coste considerable. Además, y aun empleando lentes ópticas para colimar la luz, el spot más pequeño conseguido es de 2 mm de diámetro. Para el presente TFG se plantea el uso de láseres como fuentes de luz y de fotodiodos como receptores de la luz reflejada, ambos de bajo coste. La medida se basará por lo tanto en testear las variaciones de intensidad de la luz reflejada durante un paso de sensado, y en tiempo real. El nuevo sistema de caracterización constará de al menos 3 láseres, y del mismo número de fotodiodos. Además, se requiere del diseño de un circuito de acondicionamiento de la señal recibida por los fotodiodos, y un microcontrolador (tipo Arduino), para procesar dicha señal. Se demanda además del diseño del setup de medida, cuyas piezas se realizarán con ayuda de una impresora 3D. Se trata por lo tanto de un proyecto interesante, que requiere de ingenio por parte del alumno, con un diseño asequible y con aplicación inmediata.

[EN] The objective of this Final Degree Project (FDP) is the design and implementation of a low cost Photonic Sensors Analysis System, which allows doing measurements in real time. The standard characterization system is based on the measurement of the light reflected by a sensor, when flowing different solutions to be sensed. It analyzes the spectrum between 500 and 850 nm. That system has mainly a white light source which illuminate the sample, and a spectrometer which receive the reflected light. Mainly, this second device has a high price. Moreover, and even using optical lens to collimate the light, the spot achieved has 2 mm diameter. Instead of the commented devices, different low cost lasers and photodiodes are going to be used in this FDP. The measurement will be based on the analysis of the intensity of the reflected light during a sensing step, in real time. The new characterization system will have at least 3 lasers, and the same number of photodiodes. Furthermore, it is necessary to design a conditioning circuit for signals received by the photodiodes, and a microcontroller (like Arduino), to process those signals. Besides, it is necessary to design the measurement setup, whose parts will be done with a 3D printer. It is an interesting project which requires ingenuity from the student, with an affordable design and with immediate application.