Бесконтактный ИК-термометр: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Мой местный департамент здравоохранения связался со мной, потому что им нужен был способ ежедневно отслеживать температуру тела здоровья их сотрудников во время кризиса Covid-19 2020 года. Обычных готовых ИК-термометров стало не хватать, поэтому меня спросили, могу ли я создать дизайн для версии «сделай сам».

Этот дизайн во многом основан на работе, проделанной Асвинтом Раджем в этом посте:

Я хотел внести в конструкцию несколько существенных изменений: я хотел сделать корпус как можно быстрее в производстве, отдав предпочтение лазерной резке плоской упаковки вместо 3D-печати. Учитывая, что линии поставок в настоящее время перегружены, я хотел сделать остальную часть спецификации как можно более устойчивой и дешевой. Я заменил настоящую Arduino Micro на обычную Arduino Nano. Обычно я бы выступал за подлинное оборудование Arduino, но в данном случае более дешевое и повсеместное использование имеет больше смысла. Давайте поговорим о датчике MLX90614, особенно о его конкретном обозначении. Чрезвычайно распространенная версия BAA имеет поле зрения 90 градусов, что совершенно не подходит для этого проекта. В этой документации используется обозначение BCH, которое использует поле зрения 12 градусов и сообщает более надежные показания температуры. На момент написания этой статьи на складе этой версии было мало, но продолжайте проверять наличие расходных материалов у Digikey и Mouser.

Запасы

1x ИК-датчик температуры MLX 90614-BCH

1x версия Arduino Nano CH340:

1x 128x64 OLED i2c-дисплей

1x лазерный диод

1х конденсатор емкостью 1 мкФ

1x 9v разъем для аккумулятора

1x временная кнопка

Монтажный провод

Батарея 9v

Фанера из балтийской березы 3мм

Шаг 1. Шаг 1. Лазерная резка корпуса

Хорошо, вы действительно можете сделать эту часть в любое время до заключительных шагов, но если вы не хотите ждать, пока клей высохнет, сделайте это сначала, пока будете собирать электронику. Все должно уместиться на цельном куске балтийской березы 6x8 дюймов толщиной 3 мм. Вы можете найти ссылку на файл SVG на этой странице. Пожалуйста, свяжитесь со мной, если вы напрямую помогаете медицинским работникам и у вас нет доступа к лазеру. Мы можем что-нибудь придумать.

Шаг 2: Шаг 2: Соберите корпус

Я собрал корпус с помощью столярного клея, но вы также можете использовать CA, в зависимости от ваших предпочтений.

Сначала вам нужно склеить две части диафрагмы. Убедитесь, что они идеально выровнены друг с другом, и очистите отверстия от клея, прежде чем они полностью высохнут. Вам также может потребоваться подпилить прорези на двух боковых панелях, чтобы убедиться, что они вошли правильно. (Рисунки 1 и 2)

Вам будет намного легче, если вы выдавите лужицу столярного клея на какой-нибудь пластиковый лом или полиэтиленовый пакет, а затем нанесете ее зубочисткой или щеткой. Вам не понадобится много, поэтому вы не хотите, чтобы он растекался повсюду. Затем вставьте переднее отверстие в одну из боковых панелей, склеивая сопрягаемые поверхности. Затем вставьте нижнюю панель, убедившись, что люк обращен назад, и, наконец, вставьте в заднюю панель, убедившись, что сторона с надрезом обращена вверх. (Рисунки 3, 4 и 5)

Осталось только две панели - объединительная панель ручки и основание ручки. Сначала сделайте заднюю панель ручки так, чтобы отверстие было обращено к верхней части устройства, и, наконец, основание ручки. Наконец, нанесите клей на все верхние поверхности, а затем установите другую боковую пластину на все выступы. Сожмите их вместе и дайте клею застыть не менее часа. (Рисунки 6, 7 и 8)

Шаг 3: Шаг 3: Соберите свои материалы

В этой схеме много чего происходит, и пайка довольно плотная, поэтому стоит потратить время на макетирование всего, чтобы убедиться, что оно работает, прежде чем вы начнете вносить изменения, которые вы не сможете продолжить. Первое изображение - это общая принципиальная схема. Мы активно используем контакты Arduino Nano A4 и A5 для функциональности i2c, контакты 5 В и 3,3 В и некоторые другие. (Рисунок 1)

Сначала припаиваем ИК-датчик. Если ваш датчик не прикреплен к печатной плате, вам нужно припаять свои собственные соединения к проводникам. Таблица не позволяет определить, смотрите ли вы на переднюю или заднюю часть датчика, поэтому используйте аннотированную фотографию в качестве ориентира, используя вкладку для справки. Для единообразия я буду использовать желтые провода для соединений SCL и синий для SDA для соединений i2c. Припаяйте все проводники к гибким проводам, а затем воспользуйтесь термоусадкой, чтобы изолировать разъемы. Обрежьте провода примерно до 3 дюймов. (Рисунки 2 и 3) Далее мы хотим подключить провода к OLED-дисплею. Если ваш пришел с предустановленными контактами заголовка, распаяйте их и отсоедините - нам понадобятся постоянные паяные соединения. Опять же, используйте желтые провода для SCL и синие для SDA. (Рисунки 4 и 5) Если к вашему Arduino Nano не были прикреплены заголовки, сейчас самое время их прикрепить. Используйте макетную плату, чтобы они оставались выровненными, пока вы паяете их на место. (Рисунки 6, 7 и 8)

Шаг 4: Шаг 4: Загрузите и протестируйте свой код

Если к вашему датчику MLX90614 не прилагалась коммутационная плата, вам понадобится конденсатор емкостью 0,1 мкФ для перемычки 3,3 В и заземления. Перед включением схемы убедитесь, что он на своей макетной плате.

Если ваш Arduino Nano имеет набор микросхем CH340 (Рисунок 1), вам может потребоваться установить определенные драйверы, прежде чем вы сможете программировать плату. Найдите микросхему внизу платы. Вы можете найти драйвер и инструкции по его установке здесь:

learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-instal…

В зависимости от версии платы вам может потребоваться переключение между текущими версиями ATmega328P и ATmega328P (старый загрузчик). (Рисунок 2) Если ваш код загружен успешно, вы должны увидеть температуру, отображаемую на OLED-экране. (Рисунок 3)

Вы можете найти код внизу этой страницы. Есть две разные версии, одна для Фаренгейта, а другая для Цельсия.

Шаг 5: Шаг 5: Перманентная пайка

Хорошо, приступим к созданию прочной схемы. Начните с измерения вашего перфокарта. Я использую плату без предварительно подключенных трасс. Это больше работы, чтобы установить все ваши связи, но это дает вам немного больше гибкости в вашем макете. Начните с того, что поместите Nano в перфокарт и сделайте несколько измерений, прежде чем обрезать его. Вам понадобится как минимум три ряда контактов на аналоговой стороне вашей платы. Я подумал, что мне следует оставить один ряд открытым с другой стороны, но оказалось, что я этого не сделал, поэтому в конечном итоге я обрезал его, чтобы сэкономить место. Припаяйте все контакты к монтажной плате. Затем выполните постоянную пайку для ИК-датчика, включая конденсатор и заземление. Датчик должен питаться от вывода 3,3 В. (Рисунки 1-5) Затем подключите датчик OLED. Он может питаться от вывода 5 В. Затем добавьте лазерный диод, напрямую подключенный от 5 В к земле. Наконец, подключите разъем аккумулятора 9 В. Красный подключен к выводу Vin, а земля - к земле. Вы можете подключить аккумулятор, чтобы убедиться, что все работает правильно. (Рисунки 6, 7 и 8)

Шаг 6: Шаг 6a: Окончательная сборка (ish)

Теперь, когда у вас есть готовая схема припаяна и работает, а корпус построен, пришло время собрать эту штуку. Перво-наперво: вставьте лазерный диод в нижнее меньшее отверстие в передней части диафрагмы. Он уже должен быть плотно прилегающим, но не помешает закрепить его горячим клеем. Прежде чем вы зайдете слишком далеко, опустите разъем батареи 9 В с приличным провисанием проводов в отверстие и в ручку. (Рисунки 1-4) Затем вставьте ИК-датчик в большее отверстие, также закрепив его небольшим количеством горячего клея. Нанесите немного горячего клея на заднюю панель корпуса и прикрепите им дисплей. Вы можете использовать дополнительный клей вокруг монтажных отверстий, если он кажется недостаточно надежным. Наконец, используйте еще несколько капель горячего клея, чтобы закрепить Arduino и перфорированную плату в корпусе мужчины. (Рисунки 6-8)

Шаг 7: Шаг 6b: Final_final Сборка

Теперь, когда все вместе в верхней части корпуса, самое время сосредоточиться на нижней части.

Обрежьте заземляющий провод 9-вольтового разъема аккумулятора и зачистите провода. Припаиваем их к разъемам кнопки. Проденьте его через отверстие в ручке так, чтобы пуговица была обращена вперед, а затем закрепите стопорной шайбой и гайкой. (Рисунки 1-4) Наконец, прикрепите аккумулятор и вставьте его в щель в ручке. Вы можете закрепить его кусочком ленты, если хотите, чтобы он не выпал. (Рисунок 5)

Шаг 8: Использование и передовые методы

Вероятно, очевидный, но все же совершенно необходимый отказ от ответственности: ЭТО НЕ МЕДИЦИНСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, И Я НЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ МЕДИЦИНСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

Я очень доволен точностью и стабильностью этого устройства, но если вы используете его для проверки температуры людей, особенно сейчас, во время пандемии Covid-19 2020 года, найдите время, чтобы ознакомиться с температурами, сообщаемыми устройством. и установите свои собственные исходные условия. В лучшем случае это устройство не следует использовать для замены медицинского термометра. Его следует использовать, чтобы определить, следует ли подвергать человека более глубокому и надежному медицинскому обследованию.

Кроме того, вы должны поднести устройство как можно ближе к объекту съемки - в идеале - в пределах 2–4 дюймов. Я включил лазер для точности, но ИК-луч по-прежнему имеет ширину 12 градусов, и вы хотите, чтобы ваш объект максимально заполнял этот луч. Надеюсь, это вам поможет. Пожалуйста, отправьте мне отзыв, если вы используете его на практике, чтобы я мог обновить проект. Оставайтесь в безопасности, защищайте свою семью, поддерживайте свое сообщество и продолжайте зарабатывать.