Bezkontaktný IR teplomer: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Moje miestne ministerstvo zdravotníctva ma kontaktovalo, pretože potrebovali spôsob, ako denne sledovať telesnú teplotu zdravia svojich zamestnancov počas krízy Covid-19 v roku 2020. Normálne, bežne dostupné infračervené teplomery začali byť nedostatočné, a tak som bol požiadaný, či by som mohol vyrobiť dizajn pre DIY verziu.

Tento dizajn do značnej miery závisí od práce, ktorú vykonal Aswinth Raj v tomto príspevku:

Chcel som urobiť niekoľko dizajnových zmien niekoľkými významnými spôsobmi: Chcel som, aby bola skriňa čo najrýchlejšia na výrobu, pričom som sa rozhodol pre laserový rez plochého balenia pred 3D tlačou. Vzhľadom na to, že zásobovacie vedenia sú v súčasnosti napäté, chcel som zostať zvyšok kusovníka čo najudržateľnejší a najlacnejší. Vymenil som originálny Arduino Micro za generický Arduino Nano. Normálne by som sa zasadzoval za originálny hardvér Arduino, ale v tomto prípade dáva všadeprítomný lacnejší zmysel. Porozprávajme sa o senzore MLX90614 - najmä o jeho konkrétnom označení. Extrémne bežná verzia BAA má 90 stupňové zorné pole, ktoré je pre tento projekt úplne nedostatočné. Táto dokumentácia používa označenie BCH, ktoré používa 12 -stupňový FOV a uvádza spoľahlivejšie hodnoty teploty. V čase písania tohto článku boli zásoby v tejto verzii krátke, ale priebežne kontrolujte zásoby spoločnosti Digikey a Mouser.

Zásoby

1x IR teplotný senzor MLX 90614-BCH

1x Verzia Arduino Nano CH340:

1x 128x64 OLED i2c displej

1x laserová dióda

1x kondenzátor.1uF

1x 9V konektor pre batériu

1x dočasné tlačidlo

Pripojovací drôt

9v batéria

3 mm baltická brezová preglejka

Krok 1: Krok 1: Skriňu vyrežte laserom

Dobre, túto časť môžete skutočne urobiť kedykoľvek pred poslednými krokmi, ale ak nechcete čakať, kým lepidlo zaschne, urobte to najskôr pri zostavovaní elektroniky. Všetko by sa malo zmestiť na jeden kus baltskej brezy 6 x 8 palcov s hrúbkou 3 mm. Odkaz na súbor SVG nájdete na tejto stránke. Ak priamo pomáhate zdravotníckym pracovníkom a nemáte prístup k laseru, kontaktujte ma. Môžeme niečo vyriešiť.

Krok 2: Krok 2: Zostavte kryt

Krabicu som zostavil pomocou lepidla na drevo, ale podľa svojich preferencií môžete použiť aj CA.

Najprv chcete prilepiť dva kusy clony k sebe. Zaistite, aby boli navzájom dokonale vyrovnané, a odstráňte prípadné priesaky lepidla v otvoroch skôr, ako úplne vyschnú. Možno budete musieť tiež zalomiť otvory v dvoch bočných paneloch, aby ste sa presvedčili, že do seba správne zapadajú. (Obrázky 1 a 2)

Váš život bude veľmi uľahčený, ak na nejaký šrotový plast alebo igelitové vrecko vytlačíte kaluže lepidla na drevo a potom ho nanesiete špáradlom alebo štetcom. Nebudete potrebovať veľa, takže nechcete, aby sa to dialo všade. Ďalej vložte prednú clonu do jedného z bočných panelov a zlepte zodpovedajúce povrchy. Potom vložte do spodného panelu a uistite sa, že poklop smeruje dozadu, nakoniec zapadne do zadného panelu a uistite sa, že strana so zárezmi smeruje nahor. (Obrázky 3, 4 a 5)

Do nej sa zmestia iba dva ďalšie panely - zadná doska držadla a potom základňa držadla. Najprv urobte zadnú rovinu držadla s otvorom smerujúcim k hornej časti jednotky a nakoniec základňu držadla. Nakoniec naneste lepidlo na všetky horné povrchy a potom pripevnite druhú bočnú dosku na všetky úchytky. Zovrite ho a nechajte lepidlo stuhnúť najmenej hodinu. (Obrázky 6, 7 a 8)

Krok 3: Krok 3: Zostavte si materiály

Tento obvod sa toho veľa deje a spájkovanie je dosť tesné, takže stojí za to venovať sa všetkému, kým bude fungovať, kým sa pustíte do zmien, ku ktorým sa už nemôžete vrátiť. Prvý obrázok je celkový schéma zapojenia. Vo veľkej miere využívame piny Arduino Nano A4 a A5 na funkčnosť i2c, piny 5v a 3,3v a niekoľko ďalších. (Obrázok 1)

Najprv zapájajte infračervený snímač. Ak váš senzor nie je pripojený k doske plošných spojov, budete musieť k vodičom spájkovať svoje vlastné spojenia. Údajový list nedokáže dobre identifikovať, či sa pozeráte na prednú alebo zadnú stranu snímača, preto použite komentovanú fotografiu ako vodítko pomocou referenčnej karty. V záujme konzistentnosti budem používať žlté vodiče pre pripojenia SCL a modré pre SDA pre pripojenia i2c. Spájkujte všetky vodiče na niektoré flexibilné vodiče a potom pomocou tepelného zmršťovania izolujte konektory. Orežte drôty na zhruba 3 palce. (Obrázky 2 a 3) Ďalej chceme pripojiť vodiče k OLED displeju. Ak sú vaše kolíky predinštalované, odpojte ich a odpojte - budeme chcieť trvalé spájkované spojenia. Opäť použite žlté vodiče pre SCL a modré pre SDA. (Obrázky 4 a 5) Ak váš Arduino Nano neprišiel s pripojenými hlavičkami, je načase niektoré pripojiť. Pomocou spájacieho poľa im pomôžte zostať zarovnané, kým ich spájkujete na mieste. (Obrázky 6, 7 a 8)

Krok 4: Krok 4: Načítajte a vyskúšajte svoj kód

Ak váš snímač MLX90614 nebol dodaný s pripojenou oddeľovacou doskou, na prepojenie 3,3 V a uzemnenia potrebujete kondenzátor.1uF. Pred napájaním obvodu sa uistite, že je na mieste na vašej doske.

Ak má váš Arduino Nano čipovú sadu CH340, (obrázok 1), možno budete musieť pred programovaním dosky nainštalovať konkrétne ovládače. Pozrite sa na čip v spodnej časti dosky. Ovládač a pokyny na jeho inštaláciu nájdete tu:

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

V závislosti od verzie dosky bude možno potrebné prepnúť medzi aktuálnymi verziami ATmega328P a ATmega328P (starý bootloader). (Obrázok 2) Ak sa váš kód úspešne načítal, mali by ste vidieť teplotu hlásenú na obrazovke OLED. (Obrázok 3)

Kód nájdete v spodnej časti tejto stránky. Existujú dve rôzne verzie, jedna pre stupne Fahrenheita a druhá pre stupne Celzia.

Krok 5: Krok 5: Trvalé spájkovanie

Ok, začnime stavať odolný obvod. Začnite odmeraním perfboardu. Používam dosku bez vopred pripojených stôp. je viac práce vytvoriť všetky vaše spojenia, ale poskytuje vám trochu väčšiu flexibilitu vo vašom rozložení. Začnite tým, že umiestnite Nano do perfboardu a urobte niekoľko meraní, než ho orezáte. Na analógovej strane dosky budete chcieť aspoň tri rady pinov. Myslel som si, že by som mal nechať jeden rad otvorený na druhej strane, ale ukázalo sa, že nie, tak som to nakoniec orezal, aby som ušetril miesto. Pripájajte všetky kolíky k perfboardu. Potom vykonajte trvalé spájkovacie spojenia pre infračervený snímač vrátane kondenzátora a uzemnenia. Senzor by mal byť napájaný z 3,3 V kolíka. (Obrázky 1-5) Potom zapojte snímač OLED. Napájať sa dá z 5V pinu. Potom pridajte laserovú diódu priamo zapojenú z 5 V do zeme. Nakoniec zapojte 9V konektor batérie. Červená je spojená s kolíkom Vin a uzemnením. Môžete pripojiť batériu a skontrolovať, či všetko funguje správne. (Obrázky 6, 7 a 8)

Krok 6: Krok 6a: Finálne zhromaždenie (ish)

Teraz, keď máte hotový obvod spájkovaný a funkčný a skriňu postavenú, je načase zostaviť túto vec. Najskôr najskôr: vložte laserovú diódu do spodnej časti menšieho otvoru v prednom clonovom diele. To by už malo tesne priliehať, ale nezaškodí ho zaistiť kvapkou horúceho lepidla. Predtým, ako sa dostanete príliš ďaleko, spustite 9 -pólový konektor batérie s trochou voľného drôtu nadol do otvoru a do držadla držadla. (Obrázky 1-4) Potom vložte infračervený snímač do väčšieho otvoru a zaistite ho tiež trochou horúceho lepidla. Rozotrite horúce lepidlo na zadnú dosku krytu a pomocou neho pripevnite displej. Ak sa necítite dostatočne bezpečne, môžete okolo montážnych otvorov použiť trochu lepidla. Nakoniec použite niekoľko kúskov horúceho lepidla, ktoré pomôžu zaistiť arduino a perfboard do mužského tela krytu. (Obrázky 6-8)

Krok 7: Krok 6b: Final_final montáž

Teraz, keď je všetko v hornej časti krytu, je čas zamerať sa na spodnú časť.

Odrežte uzemňovací vodič konektora 9 V batérie a odizolujte vodiče. Pripájajte ich ku konektorom tlačidla. Prevlečte ho cez otvor v držadle tak, aby tlačidlo smerovalo dopredu, a potom ho zaistite poistnou podložkou a maticou. (Obrázky 1-4) Nakoniec pripevnite batériu a zasuňte ju do medzery v držadle. Môžete ho zaistiť trochou pásky, ak chcete, aby nevypadol. (Obrázok 5)

Krok 8: Použitie a osvedčené postupy

Pravdepodobne zrejmé, ale napriek tomu úplne nevyhnutné odmietnutie zodpovednosti: TOTO NIE JE ZDRAVOTNÍCKE ZARIADENIE a NIE SOM VÝROBCA ZDRAVOTNÍCKYCH ZARIADENÍ.

Som veľmi spokojný s presnosťou a konzistenciou tohto zariadenia, ale ak ho používate na kontrolu teplôt ľudí, najmä teraz počas pandémie Covid-19 v roku 2020, urobte si čas a oboznámte sa s teplotami, ktoré zariadenie hlási a vytvorte si vlastné základné línie. V najlepšom prípade by toto zariadenie nemalo byť používané ako náhrada za lekársky teplomer. Mal by sa použiť na určenie, či by mala byť osoba podrobená hlbšej a spoľahlivejšej lekárskej kontrole.

Zariadenie by ste navyše mali dostať čo najbližšie k predmetu - v ideálnom prípade do 2 až 4 palcov. Zahrnul som laser na presnosť, ale infračervený lúč je stále široký 12 stupňov a chcete, aby váš predmet tento lúč vyplnil čo najviac. Dúfam, že vám to pomôže. Pošlite mi spätnú väzbu, ak ju používate v praxi, aby som mohol aktualizovať projekt. Zostaňte v bezpečí, chráňte svoju rodinu, podporujte svoju komunitu a pokračujte v tvorbe.