PDF User Manual

  1. Home
  2. Manuals
  3. Admesy hera Operating Manual

Admesy hera Operating Manual

Made by: Admesy
Type: Operating Manual
Category: Measuring Instruments
Pages: 21
Size: 1.54 MB

 

Download PDF User Manual



Full Text Searchable PDF User Manual



background image

 

 

 

 

hera 

spectrometer 

operating manual 

 

 


background image

 

 

Contents 

1

 

Introduction .......................................................................................... 3

 

1.1

 

Hera ............................................................................................. 3

 

1.2

 

Hera highlights ............................................................................ 3

 

1.3

 

Standards .................................................................................... 3

 

2

 

Interfaces ............................................................................................. 4

 

2.1

 

USB interface .............................................................................. 4

 

2.2

 

Ethernet interface ........................................................................ 4

 

2.3

 

RS232 interface .......................................................................... 4

 

2.4

 

Trigger in/out ............................................................................... 5

 

2.5

 

Power connections ...................................................................... 5

 

3

 

Communications protocol .................................................................... 6

 

3.1

 

USB ............................................................................................. 6

 

3.2

 

RS232 ......................................................................................... 6

 

3.3

 

Ethernet ....................................................................................... 6

 

4

 

Device drivers...................................................................................... 7

 

4.1

 

USB ............................................................................................. 7

 

4.2

 

RS232 ......................................................................................... 7

 

4.3

 

Ethernet ....................................................................................... 7

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

Command set description ................................................................... 8

 

5.1

 

Commands .................................................................................. 8

 

5.2

 

Command structure ..................................................................... 8

 

5.3

 

System commands ...................................................................... 9

 

5.4

 

Configuration commands ............................................................ 9

 

5.5

 

Measurement commands .......................................................... 11

 

5.6

 

User EEPROM commands ....................................................... 12

 

5.7

 

Returned results ........................................................................ 15

 

6

 

Measurement example ...................................................................... 16

 

7

 

Autoranging ....................................................................................... 17

 

7.1

 

Introduction ................................................................................ 17

 

7.2

 

How autoranging works ............................................................. 17

 

7.3

 

Auto-range parameters ............................................................. 18

 

7.4

 

Auto-range in practice ............................................................... 18

 

7.5

 

Programming Hera for auto-ranging ......................................... 19

 

7.6

 

Auto-ranging recommendations ................................................ 19

 

8

 

Hera measurement results ................................................................ 20

 

9

 

Operating modes & triggering ........................................................... 20

 

 

 

 

 


background image

 

 

1  Introduction 

1.1  Hera 

The  Hera  spectrometer  series  consist  of  various  types  of  spectrometers. 
VIS  spectrometers  ranging  from  380  to  780nm  (Hera  01),  and  360  to 
830nm (Hera 02) and UV-NIR with a range of 200 to 1100nm (Hera 04). 

The Hera series is available in a variety of optical systems: 5, 10 or 20mm 
collimating  lens  or  a  1cm

2

  cosine  corrector.  For  measurements  of  light 

sources  Admesy  offers  a  range  of  integrating  spheres  which  can  be 
connected  through  M8  fibre  connections.  A  fixed  position  fibre  connector 
has been developed to connect the optical fibre in a fixed and uniform way 
from calibration to final use. Due to this fixed position measurement results 
are more stable. This manual covers all Hera models. Where applicable, it 
is indicated for which model a command is valid or not.

 

1.2  Hera highlights  

 

Various spectral ranges 

 

Numerous  optical  configurations  including  lens  based  systems, 
cosine  corrector  and  fibre  optics  for  remote  use  (e.g.  integrating 
spheres) 

 

Auto-range function  

 

Excellent linearity 

 

Dark current compensated 

 

All  spectral  calculations  and  compensations  are  done  inside  the 
device 

 

USBTMC compliant, SCPI command set, high speed device 

 

Directly  supported  in  Labview  /  Labwindows  /  Visual  Studio  via 
VISA library. Other programming languages that support VISA can 
be used 

 

Numerous interfaces, ideal for system integration 

 
 

 

 

 

1.3  Standards  

The  Hera  is  compliant  to  the  USBTMC  standard  and  can  be  used  in 
combination  with  external  provided  USBTMC  compliant  drivers.  Currently 
it  has  been  tested  on  Windows,  Linux  and  Apple  OSX  using  NI  VISA 
(www.ni.com/visa)  and  using  the  open  source  drivers  on  Linux  (i686, 
x86_64 and ARM). 
 

 

 

 


background image

 

 

2  Interfaces 

2.1  USB interface 

The  USB  B  connector  is  used  to  connect  the  Hera  to  a  PC/Laptop.  The 
Hera uses the USBTMC class protocol and can therefore be used directly 
with  third  party  provided  VISA  compliant  libraries  like  NI-VISA.  Hera  can 
be used USB powered in case the host provides enough current. Normally 
every  host  should  be  able  to  drive  500mA,  but  not  all  of  them  do.  Also, 
USB-HUBs  mostly  do  not  supply  enough  current.  It  is  therefore 
recommended to use powered USB-HUBs only. 

2.2  Ethernet interface  

Ethernet  of Hera  is 100Mbit and is  10Mbit/GigE compatible. Ethernet can 
be  used  in  the  same  way  as  USB.  All  commands  have  the  same  format. 
Ethernet  is  preferred  over  USB  in  situations  where  the  distance  between 
device and a PC are more than 5 meters. 

2.3  RS232 interface  

RS232  is  provided  to  connect  the  Hera  to  any  host  that  doesn't  provide 
USB or Ethernet or for which no USBTMC drivers exist. Using RS232, the 
functions that generate  a  lot of  data (spectrum) are still  available, but the 
use of it is highly discouraged due to the low speed of RS232. 
 

Baud 
rate  

Data bits   Parity  

Stop bits   Flow 

control  

Termination 
character  

115200¹  

8  

None  

1  

None  

LF=’\n’  

Table 1 RS232 port configuration. 
 
1 Baud rate can be changed. 

 
 
 
 

 

Fig 1 Hera RS232 connection. 

 

 

 

Fig 2 Rear side mini-DIN-6 pin connector. 

 

 

 

 


background image

 

 

2.4  Trigger in/out 

The Hera has two trigger connections. One trigger output and one trigger 
input.  The  connectors  are  SMA  connectors.  When  triggering  is  enabled, 
the trigger output line will be set to a high level once the measurement has 
finished and the measurement result is available. It will stay at a high level 
until  the  next  command  is  carried  out,  but  has  a  minimum  high  level  of 
5μs. A trigger will carry out the last send command and send the result to 
the host via the selected interface. The colorimeter main application allows 
external  triggering  in  the  data-logging  tab.  Supplied  code  examples  show 
how to use this feature in an application. The trigger output line is used to 
indicate  that  the  measurement  is  ready.  Trigger  signals  should  comply  to 
the following timing (Fig 3). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 3 Trigger-in timing. 

 

Trigger  pulses  arriving  faster  than  the  Hera  can  measure  will  be  ignored, 
but it may slowdown overall performance. Trigger pulses should not arrive 
faster than the measurement takes to complete. The best way is to use the 
trigger output to make sure measurement was finished. 

The trigger  out  port  provides a continuous  high signal  when the  device  is 
in  use.  Its  signal  turns  low  when  the  device  is  not  executing  any 
commands. 
 

2.5  Power connections  

The Hera should be connected to USB with sufficient power or using a 9V 
DC  power  supply  to  the  RS232  connector.  When  using  RS232  the 
spectrometer  needs  to  be  powered  via  the  external  adapter.  This  can  be 
done  through  the  mini-DIN  connector  as  illustrated  in  the  RS232 
connections.  The  unit  shall  be  powered  by  a  9V  DC  voltage  or  via  a 
standard  USB  PC-port,  reinforced  separated  from  Mains,  with  a  limited 
energy of < 150VA and < 8A. 

Connection  

Min. 
Voltage  

Typ. 
voltage  

Max. 
voltage  

Max 
current  

USB powered  

4.75 V  

5.00 V  

5.25 V  

350mA  

DC powered  

8.50 V  

9.00 V  

15.00 V  

350mA  

Table 2 Power supply levels. 

 

 

 

𝑡 > 5

𝜇𝑠

 

 


background image

 

 

3  Communications protocol 

3.1  USB 

The Hera can be connected to any USB host and is a USBTMC compliant 
device  which  is  a  standard  USB  class.  Device  drivers  for  this  class  are 
available  for  most  popular  operating  systems  (also  embedded).  This 
makes  the  Hera  directly  usable  in  popular  programming  languages  like 
NI's  Labview  and  Labwindows  but  also  C++,  Visual  basic,  C#,  Java  etc. 
The  Hera  has  two  interfaces  build  in,  which  require  a  different  device 
driver to be used. 

 

Hera bootloader  
(USB RAW device driver, Vendor ID: 0x23CF, Product ID 0x0105) 

 

Hera01  
(USBTMC device driver, Vendor ID: 0x23CF, Product ID 0x1021) 

 

Hera02  
(USBTMC device driver, Vendor ID: 0x23CF, Product ID 0x1022) 

 

Hera01  
(USBTMC device driver, Vendor ID: 0x23CF, Product ID 0x1023) 

 
When the Hera is connected to the host, it will start the Hera firmware. As 
soon as the firmware is idle to receive commands, the Power LED goes to 
the ON state. The Admesy bootloader is a RAW USB device and in order 
to use this device in Windows, a driver must be installed which is supplied 
by  Admesy.  Besides  upgrading  to  new  firmware,  it  is  also  allowed  to 
downgrade firmware in case this is required. Note that older firmware also 
may require the use of older software libraries and/or executable versions 
of  software.  The  Hera  is  USBTMC  compliant  and  can  be  used  with 
libraries that contain a USBTMC compliant driver like NI-VISA. The Hera is 
a  USB  2.0  Full  speed  device.  In  case  a  USB  host  is  detected,  it  is 
assumed that the Hera operates only via USB. 

 
 

 

3.2  RS232 

Hera  commands  are  equal  for  all  interfaces.  Note  that  for  high  speed 
transfers it is best to use USB. When RS232 will be used, the device mode 
should be set to RS232. This is done via software and stored in the device 
EEPROM memory.

 

3.3  Ethernet 

Hera  commands  are  equal  for  all  interfaces.  When  the  Ethernet 
connection will be used, the device mode should be set to ETH (Ethernet). 
This  is  done  via  the  Iliad  application  software:  Device

Start-up 

settings

Hera and stored in the device EEPROM memory. In the start-up 

menu the IP address, gateway and network mask can also be changed. 

 

 

 

 


background image

 

 

4  Device drivers 

4.1  USB 

The  following  table  shows  an  overview  of  USB  support  on  various 
operating systems. 

OS 

NI-VISA  

Libusb  

Native 
kernel  

Agilent 
USBTMC  

Windows XP 

2

  

·

 

 

·

 

Not 
available  

Not tested¹ 

Windows 
VISTA  

·

 

·

 

Not 
available  

Not tested¹ 

Windows 7 

·

 

·

 

Not 
available  

Not tested¹ 

Windows 8(.1) 

·

 

Not tested¹ 

Not 
available  

Not tested¹ 

Windows 10 

 

· 

Not tested¹ 

Not 
available  

Not tested¹ 

Windows CE  

·

 

Not tested¹ 

Not 
available  

Not tested¹ 

Apple 

OSX 

PPC  

·

 

Not tested¹ 

Not 
available  

Unknown  

Apple 

OSX 

Intel  

·

 

Not tested¹ 

Not 
available  

Unknown  

Linux 

i386 

(32bit)  

·

 

·

 

·

 

·

 

Linux 

i386 

(64bit)  

·

 

·

 

·

 

·

 

Linux ARM  

Not 
available  

·

 

·

 

·

 

Linux other  

Not 
available  

·

 

·

 

·

 

Table 3 Supported operating systems. 

1 Not tested: Available, but not tested by Admesy, 2 Native Kernel: Driver included with OS. 
2 Windows XP SP3 is supported: Windows official support has ended as of April 8 2014

 

 

 
 
 
Admesy  supports  all  tested  platforms  but  does  not  provide  standard 
applications  on  all  platforms.  The matrix  is  provided  to  show  the  possible 
platforms  for  software  development.  Admesy  does  however  provide 
software  examples  for  most  of  the  tested  platforms.  Most  of  these 
examples can be found on our support web page.  

4.2  RS232  

When no USB driver is available or the host system does not provide USB, 
RS232 can be used as it does not require additional drivers for the Hera.  

4.3  Ethernet  

No  special  drivers  are  needed  for  Ethernet  operation.  The  Hera  can  be 
directly  addressed  through  a  TCP/IP  socket  on  port  10000.  In  case 
firewalls are used, the TCP/IP port needs to be opened. 

 

 

 


background image

 

 

5  Command set description 

5.1  Commands 

The  functions  of  the  Hera  can  be  best  described  via  the  following 
categories. 

 

System commands  

 

Configuration commands  

 

Measurement commands  

 

User EEPROM commands  

 
The Hera uses SCPI like commands for control and measurement. These 
are  ASCII  based  commands  and  follow  specific  rules  regarding  syntax. 
Although the Hera uses SCPI like commands, they deviate from the SCPI 
standard. 

5.2  Command structure  

Every  command  starts  with  a  colon  “:”,  which  identifies  the  root  of  the 
command tree. Each further keyword is also separated by a colon. In case 
parameters  need  to  be  specified,  the  last  keyword  and  parameters  are 
separated by a single space character. In case more than one parameter 
needs to be specified, the parameters need to be separated by a comma.  

The command tables show commands in long and short format. The short 
format is specified by upper case characters. It is allowed to use long and 
short  format  or  a  mixed  format.  Optional  keywords  are  shown  between 
brackets  [...].  Commands  are  not  case  sensitive,  so  it  is  allowed  to  use 
both or a mix of upper and lower case. The command structure is valid for 
all communication interfaces of the Hera. It is recommended to terminate a 
command by a newline character “\n”. 

 
 
 

 
 
 
 

Command table  

Valid command 
syntax examples  

Notes  

:SENSe: INT 50000  

:sens:int 500000  
:sense:int 500000  
:SENS:INT 500000  
:SENSE:INT 500000  

Sets the integration 
time of the Hera  

:MEASure:XYZ  

:measure:XYZ  
:measure:xyz  
:meas:XYZ  
:MEASure:XYZ  

The measure 
commands use the 
averaging and 
integration time 
parameters that have 
to be set first 

Table 4 Example commands. 

 

 

 


background image

 

 

5.3  System commands 

The  following  commands  can  be  used  to  control  the  Hera  or  read  back 
information. 

Command syntax  

Parameters  

Purpose  

:*CLS  

None  

Clear status  

:*IDN?  

None  

Identification query  

:*RST  

None  

Reset Command  

:*STB?  

None  

Read Status Byte query  

:*TST  

None  

Self-test query  

:*FWD?  

None  

Firmware date query  

:*FWT?  

None  

Firmware time query  

:SYSTem:VERSion?  

None  

Get system version 
information  

:SYSTem:ERRor?  

None  

Retrieve the last occurred 
error  

:SYSTem:ERRor:NEXT?  

None  

Retrieve previous errors  

Table 5 System commands. 

 
The Status byte can be used to retrieve  information about the status of a 
command  or  the  system.  Return  values  of  the  status  command  can  be 
seen in the table below. 

Code  

Description  

0  

System is idle  

1  

Data is available  

2  

Command processed  

4  

Data in buffer (should not occur)  

8  

An error occurred Use “:SYSTem:ERRor?” 
to get the exact error that occurred 

Table 6 Status commands. 

 

Note:  The  status  and  error  commands  should  not  be  used  in  standard  programs.  They  are 
not  necessary  when  programming  has  been  done  correctly.  They  are  available  in  case  a 
problem  occurs  during  development.  The  :*RST  command  is  also  not  necessary  in  normal 
programs.  It  is  advised  to  use the  :SENSe  and :CONF commands  in case  the  behaviour  of 
the Hera needs to be changed to its default settings.

 

5.4  Configuration commands 

Configuration commands are used to set parameters of the Hera that  are 
used  by  the  measurement  functions.  The  settings  are  used  globally  by 
other  measurement  functions.  The  selected  white  standard  is  used  for 
dominant  wavelength  calculation.  The  integration  time  setting  can  be 
varied  from  2.5ms  to  20s.  It  is  specified  in 

μs.  Results  from  the  Hera 

include  a  clip  and  noise  indication  which  indicate,  whether  the  measured 
light  is  too  bright  (clip)  or  too  low  (noise).  When  clipping  is  detected,  the 
resulting colour  will not be  correct and a  lower integration time should  be 
chosen.  When  noise  is  detected,  a  larger  integration  time  should  be 
chosen, see table 7 on next page. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 


background image

 

 

10 

Command syntax   Parameters  

Range  

Purpose  

:SENSe:INT  

Int time  

2500 

– 

20000000   

Set integration time 
(

μ

s) of the 

spectrometer 

:SENSe:INT?  

None  

 

Returns the current 
integration time setting 
of the spectrometer 

:SENSe: 
INTERPOL  

Interpolation  
method  

0 = linear  
1 = cosine  
2 = cubic  
3 = Catmull-
Rom  
4 = Hermite  

Set the spectrum 
interpolation method 

:SENSe: 
INTERPOL?  

None  

 

Returns the current 
interpolation method  

:SENSe:SP: 
AVERage  

Averaging  

– 200   

Set the averaging for 
the spectrometer  

:SENSe:SP: 
AVERAGE?  

None  

 

Returns the averaging 
setting for the 
spectrometer  

:SENSe: 
RESolution 

 

Resolution  

0 = 0.5nm  
1 = 1nm  
2 = 2.5nm  
3 = 5nm  
4 = 10nm  

Set the spectrum 
output resolution. 
Interpolation is done 
using the earlier 
selected method 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Command syntax   Parameters  

Range  

Purpose  

:SENSe:SP:SBW

 

Calibration 
matrix

 

“off” or 
“user”

 

Set calibration matrix 
for the spectrometer

 

:SENSe:CAL 

 

User cal 

 

0/1 

 

Activate or deactivate 
user spectrum 
calibration  

 

:SENSe:MODE 

Mode 

0 = USB 
1 = Ethernet 
2 = RS232 

Set operating mode 
(note, this one is not 
stored in EEPROM). 
This is useful for 
triggering only 

:SENSe:MODE?  

None 

 

Returns the current 
setting 

:SENSe:TRIG  

Trigger 

– 1  

Set trigger mode (note 
this is note stored in 
EEPROM) 

:SENSe:TRIG?  

None 

 

Returns the current 
setting 

:SENSe:TRIGDEL
AY 

Delay 

0 - 30000000  

Configures a delay 
before triggering in 
microseconds 

:SENSe:TRIGDEL
AY?

 

None 

 

Reads the configured 
delay before triggering 

:SENSe: 
AUTORANGE 

Auto-range 

– 1  

Set auto-range mode 

:SENSe: 
AUTORANGE?

 

None 

 

Returns current setting 

Table 7 Sense and configuration commands. 

 

 

 

 


background image

 

 

11 

5.5  Measurement commands 

Table  8  and  9  show  the  measurement  commands  of  the  Hera.  The 
MEASure  commands  measure  the  requested  values  using  the  set 
averaging and integration time and returns the result in ASCII format. The 
SAMPle  commands  measure  the  requested  parameters  using  a  sample 
count and delay time and return an array of data. The array contains single 
float array of data. 

Command syntax   Parameters  

Range  

Purpose  

:MEASure:XYZ  

None 

 

Measure XYZ 

:MEASure:Yxy  

None  

 

Measure Y and x,y 
colour point  

:MEASure:Yuv  

None  

 

Measure Y and u',v' 
colour point  

:MEASure: 
SPECtrum  

None  

 

Measure the spectrum  
The output is in the 
selected resolution 
and either uses factory 
calibration or user 
calibration 

:MEASure: 
RAWSPECtrum  

None  

 

Measures the raw 
spectrum, suitable for 
user calibration 

:MEASure:TEMP  

None  

 

Measures the sensor 
temperature 

:GET:WAVE 
lengths  

Pixels  

Get the wavelength 
axis according to the 
set resolution 

:SAMPle: 
SPECtrum  

Samples 

– 500  

Performs High speed 
sampling of a 
spectrum 

:SAMPle: 
SPECtrum:READ 

 

Index  

– 500  

Reads the sampled 
spectrum at index. 
 

Table 8 Measurement commands.

 

 

 
 
 

 

 

Special 
measurement 
commands  

Parameters  

Range  

Purpose  

:MEASure:CRI 

Number of 
test samples 

8 or 15 

Measure the CRI of a 
light source, see 
comment 

:MEASure: 
PEAKWL  

None  

 

Measures the peak 
wavelength  

:MEASure:DWL  

None  

 

Measures the 
Dominant wavelength 
and purity 

:MEASure:ALL 

CRI 

0/1 

Measures all 
parameters with or 
without CRI 

:MEASure: 
LEDCHAR 

CRI 

0/1 

Measures all 
parameters with or 
without CRI 

:MEASure:CCT 

None 

 

Measures the 
correlated color 
temperature 

Table 9 Measurement commands. 

 

Note:  CRI  calculation  takes  about  11ms  additional  time  to  measure  a  spectrum.  Using  the 
Admesy colour DLL, this can be achieved faster. 

 

 

 

 


background image

 

 

12 

5.6  User EEPROM commands 

Table  10  shows  the  commands  which  can  be  used  to  store  values  in  the 
user  EEPROM  space.  It  is  advised  to  reboot  the  Hera  after  writing  new 
values to the EEPROM.  

Command syntax   Parameters 

Range 

Purpose 

:EEPROM: 
STARTUP:READ 

None 

 

Copies start up 
conditions from 
EEPROM to internal 
variables. 
Values can then be 
read using 
:SENSe:AVERage? for 
example 

:EEPROM: 
STARTUP:WRITE 

None 

  

Copies internal 
variables to EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure:MODE 

Mode 

0 = USB 
1 = Ethernet 
2 = RS232 

Configures the mode 

:EEPROM: 
CONFigure: 
MODE? 

None 

 

Reads the mode at set 
in the EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure: 
BAUDRATE 

Baudrate 

0 = 9600 
1 = 19200 
2 = 38400 
3 = 57600 
4 = 115200 
5 = 230400 

Configures the RS232 
baudrate in the 
EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure: 
BAUDRATE? 

None 

 

Read the current 
RS232 baudrate from 
EEPROM  

:EEPROM: 
CONFigure:TRIG 

Trigger 

0 = off 
1 = on 

Configures triggering 

:EEPROM: 
CONFigure:TRIG? 

None 

 

Reads from EEPROM 
if triggering is used.  

:EEPROM: 
CONFigure:TRIG
DELAY 

Delay 

0 - 30000000  

Configures a delay 
before triggering in 
microseconds 

:EEPROM: 
CONFigure:TRIG
DELAY?

 

None 

 

Reads the configured 
delay before triggering 

:EEPROM: 
CONFigure:IP 

IP address 

Example: 

192.168.0.100

 

Configures the 
Ethernet IP address 

 

:EEPROM: 
CONFigure:IP? 

None 

 

Reads the current IP 
address from 
EEPROM  

:EEPROM: 
CONFigure:GW 

Gateway 

Example: 
192.168.0.1 

Configures the 
Ethernet gateway  

:EEPROM: 
CONFigure:GW? 

None 

 

Reads the current 
gateway address from 
EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure:MASK 

Ethernet 
mask 

Example: 
255.255.255.

Configures the 
Ethernet mask  

:EEPROM: 
CONFigure:MASK

None 

 

Reads the current 
ethernet mask from 
EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure:RES 

Resolution 

0 = 0.5nm 
1 = 1nm 
2 = 2.5nm 
3 = 5nm 
4 = 10nm 

Configures the 
resolution in EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure:RES? 

None 

 

Reads the resolution 
from EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure:SPINT 

Int time 

1000 

– 

500000  

Configures default 
spectrometer 
integration time 

:EEPROM: 
CONFigure: 
SPINT? 

None 

 

Reads the default 
spectrometer 
integration time from 
EEPROM  

:EEPROM: 
CONFigure: 
SPAVG 

Averaging 

– 4000  

Configures default 
spectrum averaging 
 
 
 
 

 


background image

 

 

13 

Command syntax   Parameters 

Range 

Purpose 

:EEPROM: 
CONFigure: 
SPAVG? 

None 

 

Reads the default 
spectrum averaging 
from EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure: 
AUTORANGE 

Auto-range 

0 = off 
1 = on 

Configures 
autoranging 

:EEPROM: 
CONFigure: 
AUTORANGE? 

None 

 

Reads the current 
auto-range setting from 
EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure: 
INTERPOL 

Interpolation 

0 = linear 
1 = cosine 
2 = cubic 
3 = Catmull-
Rom 
4 = Hermite 

Configures the 
interpolation method to 
be used 

:EEPROM: 
CONFigure: 
INTERPOL? 

None 

 

Reads the current 
interpolation method 
from EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure: 
SPSBW 

Calibration 
matrix 

“off” or “user”  

Configures the default 
spectrometer 
calibration matrix to be 
used 

:EEPROM: 
CONFigure: 
SPSBW? 

None 

 

Reads the default 
spectrometer 
calibration matrix from 
EEPROM 

:EEPROM: 
SPSBW:WRITE 

Row,  
Column  
Value 

– 2   

– 2  

single float 

Writes the values of 
the spectrum matrix to 
Hera 

:EEPROM: 
SPSBW:READ 

Row  
Column 

– 2   

– 2  

Reads the values of 
the spectrum matrix 
from Hera 

:EEPROM:READ:
USERCAL 

None 

 

Reads the user 
calibration values 
from EEPROM to 
memory

 

 

Command syntax   Parameters 

Range 

Purpose

 

:EEPROM:WRITE:
USERCAL 

None 

 

Write the user 
calibration values form 
memory to EEPROM. 
This step fixes all 
values for a next 
restart of the 
instrument 

:EEPROM: 
READ:ID 

None 

Reads the device ID. This is 
useful for use with Medusa or 
any other system with multiple 
units attached. The deviceID 
can be used to link to a 
mechanical position of the 
instrument, which can then be 
selected by software for a 
specific task 

:EEPROM:WRITE:
ID 

ID number 

– 255  

Write the device ID to 
EEPROM 

:EEPROM:ABS: 
WRITE 

Index, 
Parameter, 
value 

 

Write the user absolute 
spectrum parameters 

:EEPROM:ABS: 
READ 

Index, 
parameter 

 

Reads the user 
absolute spectrum 
parameters 

:EEPROM:ABS: 
FIX 

None 

 

Fixes the user absolute 
spectrum parameters 
in the EEPROM 

:EEPROM: 
CONFigure: 
WHITE 

White point 

“D65”, “A”, 
etc 

Used for Dominant 
wavelength 

:EEPROM: 
CONFigure: 
WHITE? 

None  

 

Gets the currently 
configured white point 

:EEPROM: 
READ:UNIT

 

None  

0 Radiant 
power 
1 Radiance 
2 Irradiance 
3 Radiant 
intensity

 

Reads the calibrated 
unit as set from factory 

 

 


background image

 

 

14 

Command syntax   Parameters 

Range 

Purpose 

:EEPROM:CONFi
gure:AUTO:FREQ 

Frequency 
(Hz) 

– 255  

Auto-range parameter: 
frame frequency of the 
source (display) to 
measured 

:EEPROM:CONFi
gure:AUTO: 
FREQ?

 

None 

 

Reads the set 
frequency 

:EEPROM:CONFi
gure:AUTO: 
ADJMIN

 

Adjmin (%) 

– 100  

Auto-range  parameter: 
The minimum level to 
adjust to 

:EEPROM:CONFi
gure:AUTO: 
ADJMIN?

 

None 

 

Reads the set Adjmin 
for the spectrometer 

:EEPROM:CONFi
gure:MAXINT

 

Max int 

1000 

– 

1000000  

Maximum 
spectrometer 
integration time. If time 
is too short, measuring 
dark level may be 
difficult 

:EEPROM:CONFi
gure:MAXINT?

 

None 

 

Query the maximum 
spectrometer 
integration time 

:EEPROM: 
CONFigure: 
USERABS 

Absolute 
calibration 

0 = factory 
1 = user 

Configures the 
absolute calibration 
mode to be used. 

:EEPROM: 
CONFigure: 
USERABS? 

None  

 

Reads the absolute 
calibration mode from 
EEPROM 

:EEPROM:READ:
SBWNAME 

Matrix 
number 

 

Reads the name of an 
XYZ matrix 
 

:EEPROM: 
READ:SN 

None 

 

Read serial number 

Table 10 User EEPROM commands. 

 

 


background image

 

 

15 

5.7  Returned results 

:MEASure command return their result in ASCII formatted floating point as 
shown below. 

(X,Y,Z,clip,noise) → %f,%f,%f,%d,%d

\n 

X,Y,Z  can  be  substituted  for  Y,u,v  or  other  colour  spaces.  :SAMPle 
command  return  all  measurement  data  also  in  ASCII  format.,  except  the 
:Sample:Y function. The first three values indicate the delta time between 
samples and the clip and noise values. 

MEAS command 

 

dt 

%f\n 

Clip  

%f\n 

Noise  

%f\n 

Value1 

%f\n 

Value2 

%f\n 

Value3  

%f\n 

Table 11 Return result MEAS command. 

 

Exceptions  to  the  above  is  the  :MEASure:TEMP  command  which  only 
gives back the temperature. 
 

 

 

 


background image

 

 

16 

6  Measurement example 

The Hera uses  default settings  when  the device  is started. These can be 
programmed  by  the  end  user  so  that  the  device  starts  with  the  same 
settings each time it is connected.  

Although  it's  possible  to  program  all  Hera  devices  in  production 
environment  to  start  with  equal  settings,  it  is  recommended  to  set  the 
averaging,  integration  time  and  SBW  values  in  the  initialization  routine  of 
the host software. 

A  typical  measurement  example  of  XYZ  would  include  the  following 
commands as shown on the right. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 4 Measurement example. 

 

 

Action may be performed in a loop 

Open device (VISA open, RS232 port init) 

Set averaging to 1 sample 

Set integration time to 16.666ms 

Set calibration matrix to the first user 
programmable matrix 

Set auto-ranging on 

Measures CIE X, Y and Z 

Read the result back from device 
(VISA/USBTMC read command or RS232 read) 

open device 

close device 

:sens:aver 1 

:sens:int 16666 

:sens:sbw user1 

:sens:autorange 1 

:meas:xyz 

read result 

Close the device 

 


background image

 

 

17 

7  Autoranging 

7.1  Introduction 

The  Hera  includes  an  auto  range  function  for  the  spectrometer  sensor. 
This  function  is  useful  in  case  the  measured  object  shows  an  unknown 
luminance value. In this case, the Hera will try to find the optimum setting 
which is a trade-off between speed and the stability of the instrument. The 
autoranging function can also be fine-tuned to reach better stability levels 
by  setting  a  few  parameters.  Autoranging  can  be  controlled  by  3 
parameters. 

 

Frequency  :  supposed  to  be  frame  frequency  of  the  source 
(display) that is measured  

 

Adjmin : The minimum level to adjust to  

 
Adjmin can vary between 1 and 100. Reasonable results will be achieved 
when set to 40 for the spectrometer regarding the speed and the stability. 
If  high  stability  is  needed,  this  setting  must  be  increased  (but 
measurements  will  become  slower).  If  a  faster  measurement  is  needed 
and  the  stability  level  may  be  lowered  a  little, the  value  of  adjmin  can  be 
decreased. When  the  Hera measures  in  auto  range  mode, it  can  happen 
that  the  found  integration  time  is  very  low.  For  example  when  measuring 
white  it  may  be  just  7ms. When  this  happens,  the  Hera  will  automatically 
increase  the  averaging  so  that  the  total  measurement  time  equals  >= 
(1/frequency) 

·

 averaging. 

 

 

 

 

 

 

7.2  How autoranging works 

The  auto  ranging  works,  by  first  setting  a  default  integration  time.  If  this 
already meets the criteria for a good measurement, the measurement will 
be  done  using  that  integration  time.  It  should  be  clear  that  this  is  the 
fastest because no adjustment will be done. In case the measured result is 
either  to  low  or  too  high  (clip),  than  the  Hera  will  adjust  to  a  better  level. 
The following graph shows how levels inside the Hera work. 

 

 

 

Fig 5 Autorange levels 

 
When auto-

ranging is set, the Hera will accept any level between “Adjmin” 

and “Adjmax” as a good signal. The Adjmin level can be set by the user 
through a software command, allowing some fine tuning of the stability and 
the speed of the instrument. 

 

 

adjmin level 

adjmax level 

clipping 

 


background image

 

 

18 

7.3  Auto-range parameters 

Auto-range controls the following parameters: 

 

Frequency:

 This setting must be set to the frame frequency of the 

measured sample. The range is 1 to 255 Hz.  

 

 

Adjmin:

  The  adjmin  parameter  is  very  important.  The  higher  this 

level is set, the more stable the measurement becomes, but it also 
slows down the measurement if set too high. That means, there is 
a trade-off between speed and stability. It mainly affects the lower 
grey  scale  levels.  If  these  levels  appear  not  stable, adjmin  needs 
to be increased. Adjmin is set from 1-100, which means 1-100% of 
the Adjmax level (Adjmax is fixed by Admesy).  

 

 

Maximum  integration  time:

  Although  not  really  part  of  the  auto-

ranging  algorithm,  this  parameter  is  used  when  the  auto-ranging 
result  exceeds  this  setting  of  integration  time.  When  the  grey 
scales  are  low  (grey  scale  0  for  example),  the  maximum 
integration  time  setting  can  be  used  to  allow  only  a  maximum 
measurement  time.  Of  course  this  affects  stability  (longer 
measurement is always more stable), but again this  is a trade-off 
for production environments to save on test time. 

 

 

Averaging: 

The  averaging  will  only  be  used  if  the  auto-range 

algorithm  does  calculate  a  averaging  that  is  less  than  the  set 
averaging for the spectrometer sensor. 

 

 
 
 
 

7.4  Auto-range in practice 

When auto-ranging is set, the measurement settings (integration time, gain 
and averaging) are automatically adjusted. An initial measurement is done 
to determine the final settings of averaging and integration time, based on 
the settings of frequency and adjmin.  

The  set  integration  time  (1/frequency  as  set  in  the  EEprom  auto-range 
frequency  parameter)  of  the  instrument  will  always  be  used  as  the  first 
value  to try.  If  this  setting  results  in  a  value  between  adjmin  and  adjmax, 
no further actions are necessary and the speed is optimal.  

When  measuring  a  display  we  can  measure  random  patterns,  but  mostly 
known  patterns  are  measured.  Setting  an  integration  time  that  is  nearly 
right, 1/frequency (Hz) is preferred, as it optimizes the speed for adjusting 
the auto ranging settings and thus provides optimal results.  

Example:  a  23”  TFT  display  (standard  desktop  LCD)  with  white  at           
290 cd/m² and a frame rate of 60Hz. Settings for auto ranging are:   

 

Frequency = 60  

 

 

Adjmin SP = 40  

 

Max int SP = 3000000  

These  settings  will  provide  a  stable  measurement  on  white  and  black. 
Auto-range  algorithm  will  adjust  to measure  black  0.3cm/m

2

  with  3000ms 

integration  time,  resulting  in  ~5600ms  tact  time  for  the  spectrometer 
sensor. 

  

 

 

 


background image

 

 

19 

7.5  Programming Hera for auto-ranging 

The  Hera  has  start-up  settings.  This  means  that  when  the  Hera  is 
connected  to  a  PC  or  pattern  generator,  it  only  needs  the  “:meas:Yxy” 
command  to  get  luminance  and  colour  data.  All  other  settings  can  be 
saved as preset and are loaded when the instrument is started. However, 
it requires the right settings to be set in advance. This can be done though 
the  Admesy  Iliad  application  and  select  Device

Start-up  settings

Hera. 

These  setting  may  be  optimized  per  display  type.  There  are  a  few 
categories we can define. Those are shown in the next chapters. 

 

Display  without  PWM: 

This  can  be  measured  using  almost  any 

settings,  but  the  settings  may  be  optimized  for  high  speed.  This 
means,  we  can  use  a  short  integration  time  for  bright  images 
(white  for  example)  and  decreased  the  maximum  integration  of 
black  to  a  level  that  gives  stable  results  and  is  still  fast.  In  this 
case the frequency setting is not critical. 
 

 

Display  with  PWM: 

Since  the  luminance  will  show  PWM,  a 

measurement must at least cover 1 full frame. Taking more frames 
will  result  in  better  stability.  In  this  case  the  frequency  setting  is 
apparently more critical to get a good stability.

 

 

 

 

 

 

 

 

7.6  Auto-ranging recommendations 

It is recommended to apply auto ranging in case process variation is high 
or  in  case  various  grey  scales  are  measured.  In  cases  where  luminance 
setting  is  known,  it  may  be  desirable  to  turn  off  auto-ranging  to  save 
additional measurement / test time. 

Regarding  the  grey  scales,  like  a  gamma  measurement  is  performed, 
speeds  up  the  measurement  significantly,  when  using  auto-ranging  in 
combination with the feedback function. 

There are a lot of ways to fine tune the Hera for each application. Take this 
document  into  consideration  and  apply  the  comments  correctly.  By 
assuming  that  any  default  setting  will  do,  it  will  lead  to  a  non-optimal 
measurement  results.  Any  measurement  is  application  dependent.  One 
should  consider  that  auto-range  settings  exist  for  the  sole  purpose  of 
optimizing each application. 

 

 

 


background image

 

 

20 

8  Hera measurement results 

The Hera is a spectrometer that provides direct calibrated output. As from 
many other mini spectrometers the Hera differs in great processing power. 
Spectrum conversion to XYZ is done inside the Hera and so are all colour 
space  conversions,  including  CRI  calculation.  Apart  from  this  internal 
calculation,  it  is  also  possible  to  receive  the  spectral  data  and  do    the 
processing  on  the  host  PC.  This  can  be  done  by  Admesy’s  colour  DLL. 
The  calculations  performed  inside  the  Hera  are  based  on  the  same 
f

ormula’s as the DLL. Calculations done inside Hera are performed using 

single  precision  floats  and  the  DLL  uses  double  precision. 

For  formula’s 

please check the user manual of the Admesy colour DLL. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9  Operating modes & triggering 

The  operating  mode  only  matters  in  trigger  mode.  The  mode  is  used  to 
send back results by USB, Ethernet or RS232. The modes of the Hera are: 

 

USB mode 

 

Ethernet mode 

 

RS232 mode 
 

A  trigger  actives  only  one  command, 

for  example  “:meas:xyz”.  This 

command needs to be set first by the host. After a trigger is received, the 
command  will  execute  and  the  result  will  be  presented  on  the  selected 
interface  as  shown  above.  The  Hera  responds  to  a  rising  edge  of  the 
trigger signal. 

 

 

 


background image

 

 

21 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Admesy B.V. 
Sleestraat 3 
6014 CA Ittervoort 
The Netherlands 
 
T   +31 (0)475 600 232 
F   +31 (0)475 600 316 
 
www.admesy.com 
info@admesy.com 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
The  material  in  this  document  is  subject  to  change.  No  rights  can  be 
derived  from  the  content  of  this  document.  All  rights  reserved.  No  part  of 
this  document  may  be  reproduced,  stored  in  a  database  or  retrieval 
system,  or  published  in  any  form  or  way,  electronically,  mechanically,  by 
print,  photo  print,  microfilm  or  any  other  means  without  prior  written 
permission from the publisher. 
 
 
 

Version 1.0.10        08/2017