Υπέρυθρο θερμόμετρο λέιζερ Arduino: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Σε αυτό το έργο θα σας δείξω πώς να φτιάξετε ένα ψηφιακό θερμόμετρο υπερύθρων λέιζερ με ένα προσαρμοσμένο περίβλημα 3D εκτυπωμένο!

Βήμα 1: Εισαγωγή

Τα θερμόμετρα υπέρυθρης ακτινοβολίας χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλά περιβάλλοντα εργασίας για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας της επιφάνειας ενός αντικειμένου. Συχνά σε μηχανικό ή ηλεκτρονικό κύκλωμα, η αύξηση της θερμοκρασίας είναι ένα από τα πρώτα σημάδια ότι κάτι δεν πάει καλά. Ένας γρήγορος έλεγχος χωρίς επαφή με ένα θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορεί να σας ενημερώσει για το τι συμβαίνει με τη θερμοκρασία ενός μηχανήματος, ώστε να μπορείτε να κλείσετε εάν απενεργοποιηθεί πριν προκαλέσει μόνιμη βλάβη.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι ένας ακόμη τύπος ακτινοβολίας που υπάρχει στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Δεν μπορούμε να το δούμε, αλλά αν τοποθετούσατε το χέρι σας κοντά σε κάτι ζεστό όπως η σόμπα, τότε θα αισθανόσασταν τα αποτελέσματα της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Όλα τα αντικείμενα εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας. Τα περισσότερα θερμόμετρα χειρός χρησιμοποιούν φακό για να εστιάσουν το φως από ένα αντικείμενο σε ένα θερμοστοιχείο που απορροφά την ακτινοβολία IR. Καθώς απορροφάται περισσότερη ενέργεια IR, τόσο θερμαίνεται και το επίπεδο θερμότητας μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα το οποίο τελικά μετατρέπεται σε ένδειξη θερμοκρασίας.

Δούλευα σε ένα κύκλωμα τις προάλλες και είχα ένα εξάρτημα που πήρε εξαιρετικά ζέστη. Wantedθελα να μάθω τη θερμοκρασία του εξαρτήματος, αλλά επειδή δεν έχω θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας αποφάσισα να φτιάξω το δικό μου. Διαθέτει προσαρμοσμένο περίβλημα με τρισδιάστατη εκτύπωση, ώστε οποιοσδήποτε μπορεί να το εκτυπώσει και να το συναρμολογήσει στο σπίτι.

Είναι ένα απλό έργο και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως μεγάλη εισαγωγή σε αισθητήρες, τρισδιάστατο σχεδιασμό/εκτύπωση, ηλεκτρονικά και προγραμματισμό.

Αποποίηση ευθυνών: Προφανώς δεν είναι κατάλληλο για ιατρική χρήση. Αυτό το έργο είναι μόνο για διασκέδαση και αν χρειάζεστε ένα θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας για ιατρική χρήση, παραγγείλετε ένα που πληροί τα ιατρικά πρότυπα/δοκιμές.

Παρακαλώ σκεφτείτε να εγγραφείτε στο κανάλι μου στο YouTube για να με υποστηρίξετε και να δείτε περισσότερα διασκεδαστικά έργα.

Βήμα 2: Απαιτούνται εξαρτήματα

Τα στοιχεία που απαιτούνται για αυτό το έργο είναι τα παρακάτω:

1. Momentary Button Switch Amazon

2. Αντιστάσεις (5K Ohm, 200 Ohm) Amazon

3. 5V Laser Amazon

4. Arduino Nano Amazon

5. Ενεργοποίηση/Απενεργοποίηση Διακόπτης Amazon

6. Οθόνη OLED 0,96 Amazon

7. Αισθητήρας θερμοκρασίας GY-906 (ή αισθητήρας MLX90614 με κατάλληλους πυκνωτές/αντιστάσεις) Amazon

8. Μπαταρία 9V Amazon

9. Τρισδιάστατος εκτυπωτής/νήμα (χρησιμοποιώ το Hatchbox PLA από την Amazon)

Αποκάλυψη: Οι παραπάνω σύνδεσμοι amazon είναι σύνδεσμοι συνεργατών, πράγμα που σημαίνει ότι χωρίς επιπλέον κόστος για σας, θα κερδίσω μια προμήθεια εάν κάνετε κλικ και πραγματοποιήσετε μια αγορά.

Βήμα 3: Αισθητήρας υπέρυθρης θερμοκρασίας GY-906

Χρησιμοποίησα έναν αισθητήρα θερμόμετρου υπέρυθρων GY-906, ο οποίος είναι ένας πίνακας διάσπασης για το θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας MLX90614 της Melexis.

Ο πίνακας ξεμπλοκαρίσματος είναι πολύ φθηνός, εύκολος στην ενσωμάτωσή του και η έκδοση του πίνακα ξεμπλοκαρίσματος έρχεται με αντιστάσεις έλξης 10K για τη διεπαφή I2C. Έρχεται εργοστασιακά βαθμονομημένο με εύρος από -40 έως +125 βαθμούς Κελσίου για θερμοκρασία αισθητήρα και -70 έως 380 βαθμούς Κελσίου για θερμοκρασία αντικειμένου. Η ακρίβεια αυτού του αισθητήρα είναι περίπου 0,5 βαθμοί Κελσίου.

Βήμα 4: Ηλεκτρονικά

Τώρα που έχετε συγκεντρώσει όλα τα απαιτούμενα εξαρτήματα, είναι καιρός να αρχίσετε να συναρμολογείτε τα πάντα μαζί. Θα συνιστούσα να συνδέσετε τα πάντα σε μια σανίδα ψωμιού και στη συνέχεια, όταν όλα λειτουργούν σωστά, προχωρήστε και συγκολλήστε τα πάντα σε έναν πίνακα τέχνης.

Στα αριστερά έχουμε το λέιζερ μας με αντίσταση περιορισμού ρεύματος 200 ohm που οδηγείται από την Digitalηφιακή έξοδο 5. Υπάρχει επίσης ένα τυπικό στιγμιαίο κουμπί που συνδέεται μεταξύ 5V και Digitalηφιακής εισόδου 2. Υπάρχει 5K αντίσταση έλξης προς τα κάτω, ώστε όταν ο διακόπτης είναι ανοιχτός, η είσοδος δεν είναι πλωτή και αντίθετα θα ρυθμιστεί στα 0V.

Στα δεξιά έχουμε τον κύριο διακόπτη On/Off που συνδέει την μπαταρία μας 9V με τις ακίδες VIN και GND του arduino nano. Η οθόνη OLED και ο αισθητήρας υπέρυθρης θερμοκρασίας GY-906 συνδέονται και οι δύο σε 3,3V και οι γραμμές SDA είναι συνδεδεμένες σε A4 και SCL σε A5. Η λαδωμένη οθόνη και το GY-906 έχουν ήδη αντιστάσεις έλξης στις γραμμές I2C.

Βήμα 5: Προγραμματισμός

Θα υποθέσω ότι ξέρετε πώς να προγραμματίσετε το arduino nano σας, αλλά αν όχι, υπάρχουν πολλά υπέροχα σεμινάρια διαθέσιμα στο διαδίκτυο.

Θα χρειαστεί να εγκαταστήσετε τις ακόλουθες βιβλιοθήκες για να μεταγλωττιστεί ο κώδικας.

1. Adafruits SSD1306

2. Adafruits MLX90614

Το πρόγραμμα διαβάζει συνεχώς δεδομένα θερμοκρασίας από το MLX90614 αλλά εμφανίζεται μόνο στο OLED όταν πατάτε τη σκανδάλη του κουμπιού. Εάν πιέσετε τη σκανδάλη, το λέιζερ ενεργοποιείται επίσης για να προσδιορίσει ποιο αντικείμενο μετράται.

Βήμα 6: Σχεδιασμός/Εκτύπωση/Συναρμολόγηση 3D

Σχεδίασα την κλίμακα στο Fusion 360.

Στη βάση του θερμόμετρου, υπάρχει χώρος για μπαταρία 9V, διακόπτης On/Off και ο μηχανισμός σκανδάλης που είναι ένα απλό στιγμιαίο κουμπί. Το κάλυμμα της βάσης θα ασφαλίσει στη θέση του. Υπάρχει μια τρύπα για τη διαδρομή της καλωδίωσης για τα βασικά εξαρτήματα στο επάνω τμήμα του θερμόμετρου.

Υπάρχει ένα άνοιγμα για την οθόνη OLED 0,96 ιντσών και ένα μπροστινό τμήμα στην άκρη του θερμόμετρου για το λέιζερ και τον αισθητήρα MLX90614. Τόσο το λέιζερ όσο και ο αισθητήρας μπορούν να πιεστούν στην τρύπα. Το επάνω τμήμα είναι για το arduino nano και θα είμαι ειλικρινής, πραγματικά υποτίμησα την ποσότητα καλωδίωσης που χρειαζόμουν για να συνδεθώ σε μικρό χώρο. Πολλά σύρματα έπεφταν όταν έσπρωξα το arduino nano στο μικρό χώρο, έτσι κατέληξα να χρησιμοποιήσω ένα πιστόλι κόλλας για να συγκρατήσω τα καλώδια στη θέση τους, ενώ έσπρωξα το nano μέσα στο περίβλημα. Πάντα έβαζα το arduino nano μου σε αναμονή, σε περίπτωση που θέλω να το ξαναχρησιμοποιήσω για ένα έργο αργότερα, οπότε οι αναμονές έπαιρναν πολύ επιπλέον χώρο που δεν θα χρειαζόταν αν το συγκολλούσατε μόνιμα σε μια σανίδα τέχνης. Παρ 'όλα αυτά, τελικά τα πήρα όλα καλωδιωμένα και στο περίβλημα, οπότε στη συνέχεια πατάω το fit στο επάνω κάλυμμα.

Η εκτύπωση είναι αρκετά δύσκολη για να φαίνεται υπέροχη, καθώς η κύρια βάση που εκτύπωσα με την πλευρά της λιπαντικής οθόνης στραμμένη προς τα κάτω. Η γωνία για την οθόνη OLED είναι αρκετά υψηλή, έτσι εκτύπωσα με στηρίγματα στην πλάκα κατασκευής, αλλά αυτό κάνει την επιφάνεια να φαίνεται λιγότερο από τέλεια. Μπορεί να είναι απλώς ένα ζήτημα του εκτυπωτή μου και είμαι βέβαιος ότι είναι δυνατό να φανεί υπέροχο αν καλέσετε στις ρυθμίσεις του εκτυπωτή σας, αλλά δεν με ενδιέφερε ιδιαίτερα καθώς αυτό είναι ένα εργαλείο.

Σύνδεσμος Thingiverse

Βήμα 7: Δοκιμάστε το

Τώρα που έχετε το θερμόμετρο υπερύθρων λέιζερ συναρμολογημένο και προγραμματισμένο, ήρθε η ώρα να το δοκιμάσετε!

Πιέστε το κουμπί τροφοδοσίας, περιμένετε να φορτώσει η λαδωμένη οθόνη και απολαύστε το νέο σας θερμόμετρο. Παρακαλώ σκεφτείτε να εγγραφείτε στο κανάλι μου στο youtube για να με υποστηρίξετε και να δείτε περισσότερα έργα/βίντεο. Ευχαριστούμε που το διαβάσατε!