Bezdotykowy termometr na podczerwień: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Mój lokalny Departament Zdrowia skontaktował się ze mną, ponieważ potrzebował sposobu na codzienne śledzenie temperatury ciała swojego pracownika podczas kryzysu Covid-19 w 2020 roku. Normalnych, gotowych termometrów na podczerwień zaczynało brakować, więc zapytano mnie, czy mógłbym wykonać projekt dla wersji DIY.

Ten projekt w dużej mierze opiera się na pracy wykonanej przez Aswintha Raja w tym poście:

Chciałem wprowadzić pewne zmiany w projekcie na kilka istotnych sposobów: chciałem, aby obudowa była tak szybka w produkcji, jak to tylko możliwe, wybierając laserowo wycinany płaski pakiet zamiast drukowania 3D. Biorąc pod uwagę, że linie zaopatrzenia są obecnie napięte, chciałem sprowadzić resztę BOM do tak zrównoważonego i taniego, jak to tylko możliwe. Zamieniłem oryginalne Arduino Micro na ogólne Arduino Nano. Zwykle opowiadam się za oryginalnym sprzętem Arduino, ale tutaj taniość i wszechobecność ma więcej sensu. Porozmawiajmy o czujniku MLX90614 - zwłaszcza o jego konkretnym oznaczeniu. Niezwykle popularna wersja BAA ma pole widzenia 90 stopni, które jest całkowicie nieadekwatne do tego projektu. Ta dokumentacja wykorzystuje oznaczenie BCH, które wykorzystuje FOV 12 stopni i podaje bardziej wiarygodne odczyty temperatury. W chwili pisania tego tekstu brakowało zapasów tej wersji, ale sprawdzaj Digikey i Mouser w poszukiwaniu materiałów eksploatacyjnych.

Kieszonkowe dzieci

1x czujnik termiczny IR MLX 90614-BCH

1x wersja Arduino Nano CH340:

1x 128x64 wyświetlacz OLED i2c

1x dioda laserowa

1x kondensator 0,1uF

1x złącze baterii 9 v

1x przycisk tymczasowy

Podłączyć przewód

Bateria 9V

3mm sklejka brzozowa bałtycka

Krok 1: Krok 1: Laserowo wycinaj obudowę

Dobra, naprawdę możesz wykonać tę część w dowolnym momencie przed ostatnimi krokami, ale jeśli nie chcesz czekać na wyschnięcie kleju, zrób to najpierw podczas montażu elektroniki. Wszystko powinno zmieścić się na jednym kawałku Brzozy Bałtyckiej 6x8 cali o grubości 3mm. Link do pliku SVG znajduje się na tej stronie. Proszę o kontakt, jeśli bezpośrednio pomagasz lekarzom i nie masz dostępu do lasera. Możemy coś wymyślić.

Krok 2: Krok 2: Montaż obudowy

Obudowę zmontowałem za pomocą kleju do drewna, ale możesz też użyć CA, w zależności od upodobań.

Najpierw chcesz skleić ze sobą dwa kawałki otworu. Upewnij się, że są idealnie dopasowane do siebie i usuń wszelkie wycieki kleju z otworów, zanim całkowicie wyschną. Być może trzeba będzie również spiłować szczeliny w dwóch panelach bocznych, aby upewnić się, że pasują one prawidłowo. (Zdjęcia 1 i 2)

Znacznie ułatwi Ci życie, jeśli wyciśniesz kałużę kleju do drewna na kawałek plastiku lub plastikowej torebki, a następnie nałożysz ją wykałaczką lub pędzelkiem. Nie będziesz potrzebować wiele, więc nie chcesz, aby rozlał się po całym miejscu. Następnie dopasuj przedni otwór do jednego z bocznych paneli, przyklejając współpracujące powierzchnie. Następnie dopasuj dolny panel, upewniając się, że klapa jest skierowana do tyłu, a na koniec zamontuj w tylnym panelu, upewniając się, że nacięta strona jest skierowana do góry. (Zdjęcia 3, 4 i 5)

Pozostały jeszcze tylko dwa panele, które można zmieścić - grzałka klamki, a następnie podstawa klamki. Najpierw wykonaj płytę montażową uchwytu, z otworem skierowanym w górę urządzenia, a na końcu podstawę uchwytu. Na koniec nałóż klej na wszystkie górne powierzchnie, a następnie załóż drugą płytkę boczną na wszystkie zakładki. Zaciśnij go razem i pozostaw klej na co najmniej godzinę. (Zdjęcia 6, 7 i 8)

Krok 3: Krok 3: Złóż swoje materiały

W tym obwodzie dużo się dzieje, a lutowanie jest dość ciasne, więc warto poświęcić chwilę na obłożenie wszystkiego, aby upewnić się, że działa, zanim zaczniesz wprowadzać zmiany, do których nie możesz wrócić. Pierwszy obraz to ogólny schemat obwodu. Intensywnie wykorzystujemy piny A4 i A5 Arduino Nano dla funkcjonalności i2c, piny 5V i 3.3V i kilka innych. (Obrazek 1)

Najpierw przylutuj czujnik podczerwieni. Jeśli twój czujnik nie jest podłączony do płytki drukowanej, będziesz musiał przylutować własne połączenia do przewodów. Arkusz danych nie jest dobry w określaniu, czy patrzysz z przodu, czy z tyłu czujnika, więc użyj zdjęcia z adnotacjami jako przewodnika, używając zakładki jako odniesienia. Dla zachowania spójności będę używał żółtych przewodów do połączeń SCL i niebieskich do SDA do połączeń i2c. Przylutuj wszystko dla przewodników do niektórych elastycznych przewodów, a następnie użyj termokurczliwej izolacji, aby odizolować złącza. Przytnij przewody do około 3 cali. (Zdjęcia 2 i 3) Następnie chcemy podłączyć przewody do wyświetlacza OLED. Jeśli masz fabrycznie zainstalowane styki nagłówka, wylutuj je i odłącz - będziemy potrzebować trwałych połączeń lutowanych. Ponownie użyj żółtych przewodów dla SCL i niebieskich dla SDA. (Zdjęcia 4 i 5) Jeśli Twój Arduino Nano nie ma dołączonych nagłówków, teraz jest dobry moment, aby je dołączyć. Użyj płytki stykowej, aby utrzymać je w jednej linii podczas lutowania ich na miejscu. (Zdjęcia 6, 7 i 8)

Krok 4: Krok 4: Załaduj i przetestuj swój kod

Jeśli twój czujnik MLX90614 nie jest dostarczany z dołączoną płytką zaciskową, potrzebujesz kondensatora.1uF, aby zmostkować połączenia 3.3V i uziemienia. Upewnij się, że jest na swoim miejscu na płytce prototypowej przed włączeniem zasilania obwodu.

Jeśli twój Arduino Nano ma chipset CH340, (Zdjęcie 1) może być konieczne zainstalowanie określonych sterowników, zanim będziesz mógł zaprogramować płytkę. Poszukaj chipa na spodzie planszy. Tutaj znajdziesz sterownik i instrukcje dotyczące jego instalacji:

learn.sparkfun.com/tutorials/jak-instalować…

W zależności od wersji płyty może być konieczne przełączanie się między obecnymi wersjami ATmega328P i ATmega328P (stary bootloader). (Ilustracja 2) Jeśli kod został załadowany pomyślnie, na ekranie OLED powinna pojawić się temperatura. (Zdjęcie 3)

Kod znajdziesz na dole tej strony. Istnieją dwie różne wersje, jedna dla Fahrenheita, a druga dla Celsjusza.

Krok 5: Krok 5: Trwałe lutowanie

Ok, zacznijmy budować trwały obwód. Zacznij od odmierzenia swojej płyty perforowanej. Używam płytki bez podpiętych wcześniej śladów. wykonanie wszystkich połączeń wymaga więcej pracy, ale daje nieco większą elastyczność w układzie. Zacznij od umieszczenia Nano w płycie perforowanej i wykonania kilku pomiarów przed przycięciem. Będziesz potrzebować co najmniej trzech rzędów pinów po analogowej stronie płyty. Pomyślałem, że powinienem zostawić jeden rząd otwarty po drugiej stronie, ale okazało się, że nie, więc ostatecznie go przyciąłem, aby zaoszczędzić miejsce. Przylutuj wszystkie szpilki do płyty perforowanej. Następnie wykonaj trwałe połączenia lutowane czujnika podczerwieni, w tym połączenie kondensatora i uziemienia. Czujnik powinien być zasilany z pinu 3.3v. (Zdjęcia 1-5) Następnie podłącz czujnik OLED. Może zasilać z pinu 5v. Następnie dodaj diodę laserową, bezpośrednio podłączoną z 5V do masy. Na koniec podłącz przewód do złącza akumulatora 9V. Czerwony jest podłączony do pinu Vin, a uziemienie do masy. Możesz podłączyć baterię, aby sprawdzić, czy wszystko działa poprawnie. (Zdjęcia 6, 7 i 8)

Krok 6: Krok 6a: Montaż końcowy (ish)

Teraz, gdy masz już gotowy obwód zlutowany i działający, a także zbudowaną obudowę, nadszedł czas, aby to złożyć. Po pierwsze: włóż diodę laserową w dolny, mniejszy otwór w przedniej przesłonie. To powinno już być ciasno dopasowane, ale nie zaszkodzi zabezpieczyć go odrobiną gorącego kleju. Zanim zajdziesz za daleko, upuść złącze baterii 9V, z przyzwoitym luźnym kawałkiem drutu, w dół otworu i do rękojeści. (Zdjęcia 1-4) Następnie umieść czujnik podczerwieni w większym otworze, zabezpieczając go również odrobiną gorącego kleju. Nałóż trochę gorącego kleju na tylną płytę obudowy i użyj go do przyklejenia wyświetlacza. Możesz użyć dodatkowego kleju wokół otworów montażowych, jeśli nie jest wystarczająco bezpieczny. Na koniec użyj jeszcze kilku kropel gorącego kleju, aby zabezpieczyć arduino i płytę perforowaną w ciele mężczyzny obudowy. (Zdjęcia 6-8)

Krok 7: Krok 6b: Ostateczny_montaż końcowy

Teraz, gdy wszystko jest razem w górnej części obudowy, czas skupić się na dolnej części.

Odetnij przewód uziemiający złącza akumulatora 9 V i zdejmij przewody. Przylutuj je do złączy przycisku. Przełóż go przez otwór w uchwycie tak, aby przycisk był skierowany do przodu, a następnie zabezpiecz go podkładką zabezpieczającą i nakrętką. (Zdjęcia 1-4)Na koniec podłącz baterię i włóż ją do szczeliny w uchwycie. Możesz zabezpieczyć go kawałkiem taśmy, jeśli chcesz, aby nie wypadł. (Zdjęcie 5)

Krok 8: Użycie i najlepsze praktyki

Prawdopodobnie oczywiste, ale nadal całkowicie konieczne zastrzeżenie: TO NIE JEST SPRZĘT MEDYCZNY I NIE JESTEM PRODUCENTEM SPRZĘTU MEDYCZNEGO.

Jestem całkiem zadowolony z dokładności i spójności tego urządzenia, ale jeśli używasz go do sprawdzania temperatury ludzi, zwłaszcza teraz podczas pandemii Covid-19 2020, poświęć trochę czasu na zapoznanie się z temperaturami zgłaszanymi przez urządzenie i ustal swoje własne punkty odniesienia. W najlepszym razie to urządzenie nie powinno być używane do zastępowania termometru medycznego. Należy go wykorzystać do ustalenia, czy dana osoba powinna zostać poddana głębszej i bardziej wiarygodnej kontroli medycznej.

Dodatkowo należy zbliżyć urządzenie tak blisko obiektu, jak to tylko możliwe – najlepiej w odległości 2-4 cali. Dołączyłem laser dla dokładności, ale wiązka podczerwieni ma nadal szerokość 12 stopni i chcesz, aby obiekt wypełniał tę wiązkę w jak największym stopniu. Mam nadzieję, że to ci pomoże. Proszę o przesłanie opinii, jeśli używasz go w praktyce, abym mógł zaktualizować projekt. Dbaj o bezpieczeństwo, chroń swoją rodzinę, wspieraj społeczność i twórz dalej.