Nhiệt kế hồng ngoại laser Arduino: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Trong dự án này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách chế tạo một nhiệt kế hồng ngoại laser kỹ thuật số với vỏ ngoài được in 3D tùy chỉnh!

Bước 1: Giới thiệu

Nhiệt kế hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong nhiều môi trường làm việc để xác định nhiệt độ bề mặt vật thể. Thông thường, trong máy hoặc mạch điện tử, nhiệt độ tăng là một trong những dấu hiệu đầu tiên cho thấy có điều gì đó không ổn. Việc kiểm tra không tiếp xúc nhanh với nhiệt kế hồng ngoại có thể cho bạn biết điều gì đang xảy ra với nhiệt độ của máy để bạn có thể tắt nếu tắt trước khi nó gây ra hư hỏng vĩnh viễn.

Bức xạ hồng ngoại chỉ là một loại bức xạ khác tồn tại trên phổ điện từ. Chúng ta không thể nhìn thấy nó nhưng nếu bạn đặt tay gần một thứ gì đó nóng như mặt bếp, thì bạn sẽ cảm thấy ảnh hưởng của bức xạ hồng ngoại. Tất cả các vật thể đều phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ hồng ngoại. Hầu hết các nhiệt kế cầm tay sử dụng một thấu kính để hội tụ ánh sáng từ một vật thể vào nhiệt kế hấp thụ bức xạ IR. Khi năng lượng IR được hấp thụ càng nhiều, nó càng nóng và mức nhiệt được chuyển đổi thành tín hiệu điện, cuối cùng được chuyển thành giá trị nhiệt độ.

Tôi đang làm việc trên một mạch vào ngày hôm trước và tôi có một thành phần đang trở nên cực kỳ nóng. Tôi muốn biết nhiệt độ của thành phần nhưng vì tôi không có nhiệt kế hồng ngoại nên tôi quyết định tự chế tạo. Nó có một bao vây in 3D tùy chỉnh để bất kỳ ai cũng có thể in nó và lắp ráp ngay tại nhà.

Đây là một dự án đơn giản và có thể được sử dụng như một phần giới thiệu tuyệt vời về cảm biến, thiết kế / in 3D, điện tử và lập trình.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Rõ ràng là không thích hợp cho việc sử dụng y tế. Dự án này chỉ là để giải trí và nếu bạn cần một nhiệt kế hồng ngoại để sử dụng trong y tế, hãy đặt hàng một chiếc đáp ứng các tiêu chuẩn / thử nghiệm y tế.

Hãy cân nhắc đăng ký kênh YouTube của tôi để ủng hộ tôi và để xem nhiều dự án thú vị hơn.

Bước 2: Các thành phần cần thiết

Các thành phần cần thiết cho dự án này như sau:

1. Chuyển đổi nút tạm thời Amazon

2. Điện trở (5K Ohm, 200 Ohm) Amazon

3. 5V Laser Amazon

4. Arduino Nano Amazon

5. Bật / Tắt chuyển đổi Amazon

6. Màn hình OLED 0,96 Amazon

7. Cảm biến nhiệt độ GY-906 (hoặc Cảm biến MLX90614 với tụ điện / điện trở thích hợp) Amazon

8. Pin 9V Amazon

9. Máy in 3D / Filament (Tôi sử dụng Hatchbox PLA từ Amazon)

Tiết lộ: Các liên kết amazon ở trên là liên kết liên kết, có nghĩa là, bạn không mất thêm phí, tôi sẽ kiếm được hoa hồng nếu bạn nhấp qua và mua hàng.

Bước 3: Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại GY-906

Tôi đã sử dụng cảm biến nhiệt kế hồng ngoại GY-906, đây là một bảng đột phá cho nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 của Melexis.

Bảng đột phá rất rẻ, dễ tích hợp và phiên bản bảng đột phá đi kèm với điện trở kéo lên 10K cho giao diện I2C. Nó được hiệu chuẩn tại nhà máy với phạm vi -40 đến +125 độ C cho nhiệt độ cảm biến và -70 đến 380 độ celcius cho nhiệt độ vật thể. Độ chính xác của cảm biến này là khoảng 0,5 độ celcius.

Bước 4: Điện tử

Bây giờ bạn đã tập hợp tất cả các thành phần cần thiết, đã đến lúc bắt đầu lắp ráp mọi thứ lại với nhau. Tôi khuyên bạn nên nối dây mọi thứ trên bảng mạch khung trước và sau đó khi mọi thứ hoạt động bình thường, hãy tiếp tục và hàn mọi thứ lên bảng mạch hoàn hảo.

Ở bên trái, chúng tôi có tia laser của chúng tôi với một điện trở giới hạn dòng 200 ohm được điều khiển từ Đầu ra Kỹ thuật số 5. Ngoài ra còn có một nút nhấn tạm thời tiêu chuẩn được kết nối giữa 5V và Đầu vào Kỹ thuật số 2. Có một điện trở kéo xuống 5K để khi công tắc đang mở, đầu vào không nổi và thay vào đó sẽ được đặt ở 0V.

Ở bên phải, chúng tôi có công tắc Bật / Tắt chính kết nối pin 9V của chúng tôi với các chân VIN và GND của arduino nano. Cả màn hình OLED và cảm biến nhiệt độ hồng ngoại GY-906 đều được kết nối với 3.3V và các đường SDA được kết nối với A4 và SCL đến A5. Màn hình oled và GY-906 đã có điện trở kéo lên trên các dòng I2C.

Bước 5: Lập trình

Tôi sẽ cho rằng bạn biết cách lập trình arduino nano của mình nhưng nếu không, có rất nhiều hướng dẫn tuyệt vời trên mạng.

Bạn sẽ cần cài đặt các thư viện sau để biên dịch mã.

1. Adafruits SSD1306

2. Adafruits MLX90614

Chương trình liên tục đọc dữ liệu nhiệt độ từ MLX90614 nhưng chỉ hiển thị trên OLED khi nhấn nút kích hoạt. Nếu kích hoạt được nhấn, tia laser cũng bật để giúp xác định đối tượng nào đang được đo.

Bước 6: Thiết kế / In / Lắp ráp 3D

Tôi đã thiết kế quy mô trong Fusion 360.

Trong đế của nhiệt kế, có chỗ cho pin 9V, công tắc Bật / Tắt và cơ chế kích hoạt của chúng tôi chỉ là một nút nhấn đơn giản trong giây lát. Nắp đế sẽ gắn vào đúng vị trí. Có một lỗ để đi dây cho các bộ phận cơ bản vào phần trên cùng của nhiệt kế.

Có một khe hở cho màn hình OLED.96 inch và một phần phía trước trên đầu nhiệt kế cho tia laser và cảm biến MLX90614 của bạn. Cả laser và cảm biến đều có thể được ép vừa khít vào lỗ. Phần trên cùng là dành cho arduino nano và tôi thành thật mà nói, tôi thực sự đã đánh giá thấp số lượng dây mà tôi cần để kết nối trong một khoảng không gian nhỏ. Rất nhiều dây bị mất khi tôi đẩy arduino nano vào không gian nhỏ, vì vậy tôi kết thúc bằng cách sử dụng súng bắn keo để giữ dây tại chỗ trong khi đẩy nano vào bên trong vỏ máy. Tôi luôn đặt arduino nano của mình ở chế độ chờ phòng trường hợp tôi muốn sử dụng lại nó cho một dự án sau này, vì vậy, các chế độ chờ này chiếm rất nhiều chỗ thừa sẽ không cần thiết nếu bạn hàn vĩnh viễn nó trên một bảng mạch hoàn thiện. Tuy nhiên, cuối cùng tôi đã có mọi thứ được nối dây và trong bao vây, vì vậy sau đó tôi ấn vừa vặn nắp trên.

Việc in ấn này khá khó để làm cho nó trông đẹp mắt, vì phần đế chính mà tôi đã in với mặt màn hình oled úp xuống. Góc của màn hình OLED khá cao nên tôi đã in bằng các giá đỡ trên tấm xây dựng nhưng điều đó làm cho bề mặt trông kém hoàn hảo. Nó có thể chỉ là một vấn đề của máy in của tôi và tôi chắc chắn rằng có thể làm cho nó trông tuyệt vời nếu bạn quay số trong cài đặt máy in của mình nhưng tôi thực sự không quan tâm lắm vì đây là một công cụ.

Liên kết ngược

Bước 7: Thử nghiệm

Bây giờ bạn đã có tất cả các nhiệt kế hồng ngoại laser đã được lắp ráp và lập trình, đã đến lúc thử nghiệm nó!

Nhấn nút nguồn, đợi màn hình oled tải lên và tận hưởng nhiệt kế mới của bạn. Hãy cân nhắc đăng ký kênh youtube của tôi để ủng hộ tôi và xem nhiều dự án / video hơn. Cảm ơn bạn đã đọc!