Termometro IR senza contatto: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Il mio Dipartimento della Salute locale si è messo in contatto con me perché avevano bisogno di un modo per monitorare la temperatura corporea della salute dei propri dipendenti su base giornaliera durante la crisi di Covid-19 del 2020. Normalmente, i termometri IR standard iniziavano a scarseggiare nella fornitura, quindi mi è stato chiesto se potevo produrre un progetto per una versione fai-da-te.

Questo progetto si basa molto sul lavoro svolto da Aswinth Raj in questo post:

Volevo apportare alcune modifiche al design in alcuni modi significativi: volevo rendere la custodia il più veloce possibile da produrre, optando per un design flat pack tagliato al laser rispetto alla stampa 3D. Dato che le linee di approvvigionamento sono attualmente tese, volevo ridurre il resto della distinta base al più sostenibile ed economico possibile. Ho sostituito il vero Arduino Micro con il generico Arduino Nano. Normalmente consiglierei l'hardware Arduino autentico, ma qui, andare a buon mercato su un onnipresente ha più senso. Parliamo del sensore MLX90614, in particolare della sua designazione specifica. La versione BAA estremamente comune ha un campo visivo di 90 gradi che è completamente inadeguato per questo progetto. Questa documentazione utilizza la designazione BCH, che utilizza un FOV di 12 gradi e riporta letture della temperatura più affidabili. Al momento della stesura di questo documento, le scorte di questa versione sono state scarse, ma continua a controllare Digikey e Mouser per le forniture.

Forniture

1x sensore termico IR MLX 90614-BCH

1x Arduino Nano CH340 versione:

1x schermo i2c OLED 128x64

1x diodo laser

1x.1uF condensatore

1x connettore batteria 9v

1x pulsante temporaneo

Cavo di collegamento

batteria 9v

Compensato di betulla baltica da 3 mm

Passaggio 1: Passaggio 1: Taglio laser della custodia

Ok, puoi davvero fare questa parte in qualsiasi momento prima dei passaggi finali, ma se non vuoi aspettare che la colla si asciughi, fallo prima mentre monti l'elettronica. Tutto dovrebbe adattarsi a un unico pezzo di betulla baltica da 6x8 pollici con uno spessore di 3 mm. Puoi trovare un collegamento al file SVG in questa pagina. Contattami se stai aiutando direttamente i professionisti medici e non hai accesso a un laser. Possiamo elaborare qualcosa.

Passaggio 2: Passaggio 2: Assemblare l'involucro

Ho assemblato la custodia usando la colla per legno, ma puoi anche usare CA, a seconda delle tue preferenze.

Per prima cosa devi incollare insieme i due pezzi di apertura. Assicurati che siano perfettamente allineati tra loro e rimuovi eventuali infiltrazioni di colla nei fori prima che si asciughino completamente. Potrebbe anche essere necessario limare le fessure nei due pannelli laterali per assicurarsi che si inseriscano correttamente. (Immagini 1 e 2)

Ti semplificherà la vita se spremere una pozza di colla per legno su un pezzo di plastica di scarto o un sacchetto di plastica e poi applicarlo con uno stuzzicadenti o un pennello. Non avrai bisogno di molto, quindi non vuoi che si sporchi dappertutto. Quindi inserisci l'apertura anteriore in uno dei pannelli laterali, incollando le superfici di accoppiamento. Quindi inserire il pannello inferiore, assicurandosi che il portello sia rivolto verso il retro, infine inserire il pannello posteriore, assicurandosi che il lato dentellato sia rivolto verso l'alto. (Foto 3, 4 e 5)

Ci sono solo altri due pannelli da inserire: il backplane della maniglia e poi la base della maniglia. Eseguire prima il backplane della maniglia, con il foro rivolto verso la parte superiore dell'unità, e infine la base della maniglia. Infine, applica la colla su tutte le superfici superiori e poi inserisci l'altra piastra laterale su tutte le linguette. Fissalo insieme e lascia che la colla indurisca per almeno un'ora. (Foto 6, 7 e 8)

Passaggio 3: Passaggio 3: assemblare i materiali

Questo circuito ha molto da fare e la saldatura è abbastanza stretta, quindi vale la pena dedicare un momento a breadboard tutto per assicurarsi che funzioni prima di iniziare ad apportare modifiche su cui non è possibile tornare indietro. La prima immagine è lo schema generale del circuito. Stiamo facendo un uso massiccio dei pin A4 e A5 di Arduino Nano per la funzionalità i2c, i pin 5v e 3.3v e pochi altri. (Immagine 1)

Innanzitutto, saldare il sensore IR. Se il tuo sensore non è collegato a un PCB, dovrai saldare le tue connessioni ai conduttori. La scheda tecnica non è in grado di identificare se stai guardando la parte anteriore o posteriore del sensore, quindi usa la foto annotata come guida, utilizzando la scheda come riferimento. Per motivi di coerenza, utilizzerò fili gialli per le connessioni SCL e blu per SDA per le connessioni i2c. Saldare tutti i conduttori ad alcuni fili flessibili, quindi utilizzare il termoretraibile per isolare i connettori. Taglia i fili a circa 3 pollici. (Immagini 2 e 3) Successivamente vogliamo collegare i cavi al display OLED. Se il tuo è arrivato con i pin di intestazione preinstallati, dissaldali e staccali: vorremmo connessioni saldate permanenti. Ancora una volta, usa i fili gialli per SCL e blu per SDA. (Immagini 4 e 5) Se il tuo Arduino Nano non è dotato di intestazioni, ora è un buon momento per allegarne alcune. Usa una breadboard per aiutarli a rimanere allineati mentre li saldi in posizione. (Foto 6, 7 e 8)

Passaggio 4: Passaggio 4: caricare e testare il codice

Se il sensore MLX90614 non è dotato di una scheda breakout collegata, è necessario un condensatore da.1uF per collegare i collegamenti 3.3v e di massa. Assicurati che sia in posizione sulla breadboard prima di alimentare il circuito.

Se il tuo Arduino Nano ha il chipset CH340, (Immagine 1) potrebbe essere necessario installare driver specifici prima di poter programmare la scheda. Cerca il chip sul fondo del tabellone. Puoi trovare il driver e le istruzioni per installarlo qui:

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

A seconda della versione della scheda, potrebbe essere necessario alternare tra le attuali versioni ATmega328P e ATmega328P (vecchio bootloader). (Immagine 2) Se il codice è stato caricato correttamente, dovresti vedere la temperatura riportata sullo schermo OLED. (Immagine 3)

Puoi trovare il codice in fondo a questa pagina. Ci sono due versioni differenti, una per Fahrenheit e un'altra per Centigradi.

Passaggio 5: Passaggio 5: saldatura permanente

Ok, iniziamo a costruire un circuito durevole. Inizia misurando la tua tavola perf. Sto usando una scheda senza tracce preconnesse. è più lavoro fare tutte le tue connessioni, ma ti dà un po' più di flessibilità nel tuo layout. Inizia posizionando il tuo Nano nella perfboard e facendo alcune misurazioni prima di tagliarlo. Avrai bisogno di almeno tre file di pin sul lato analogico della tua scheda. Ho pensato che avrei dovuto tenere una riga aperta sull'altro lato, ma si è scoperto che non l'ho fatto, quindi alla fine l'ho ritagliata per risparmiare spazio. Saldare tutti i pin alla perfboard. Quindi eseguire le connessioni di saldatura permanenti per il sensore IR, inclusi il condensatore e la connessione a terra. Il sensore dovrebbe essere alimentato dal pin 3.3v. (Immagini 1-5) Quindi collegare il sensore OLED. Può alimentare dal pin 5v. Quindi aggiungere il diodo laser, cablato direttamente da 5v a terra. Infine, collegare il connettore della batteria da 9 V. Il rosso è collegato al pin Vin e da terra a terra. Puoi collegare la batteria per verificare che tutto funzioni correttamente. (Foto 6, 7 e 8)

Passaggio 6: Passaggio 6a: assemblaggio finale (ish)

Ora che hai il tuo circuito completo saldato e funzionante, e il tuo involucro costruito, è il momento di assemblare questa cosa. Per prima cosa: inserisci il diodo laser nel foro inferiore e più piccolo nell'apertura anteriore. Questo dovrebbe già essere aderente, ma non fa male fissarlo con una piccola quantità di colla a caldo. Prima di andare troppo oltre, lascia cadere il connettore della batteria da 9 V, con un discreto lasco del filo, nel foro e nella punta della maniglia. (Foto 1-4) Quindi, inserire il sensore IR nel foro più grande, fissandolo anche con un po' di colla a caldo. Spalma della colla a caldo sulla piastra posteriore della custodia e usala per fissare il display. Puoi usare della colla extra attorno ai fori di montaggio se non ti sembra abbastanza sicuro. Infine, usa qualche altra goccia di colla a caldo per aiutare a fissare l'arduino e il perfboard nel corpo dell'uomo del recinto. (Foto 6-8)

Passaggio 7: Passaggio 6b: Assemblea finale_finale

Ora che tutto è insieme nella parte superiore del recinto, è tempo di concentrarsi sulla parte inferiore.

Tagliare il filo di terra del connettore della batteria da 9 V e spellare i cavi. Saldarli ai connettori del pulsante. Farlo passare attraverso il foro della maniglia in modo che il pulsante sia rivolto in avanti, quindi fissarlo utilizzando la rondella di sicurezza e il dado. (Immagini 1-4) Infine, collegare la batteria e inserirla nello spazio nell'impugnatura. Puoi fissarlo con un po' di nastro adesivo se vuoi evitare che cada. (Immagine 5)

Passaggio 8: utilizzo e migliori pratiche

Dichiarazione di non responsabilità probabilmente ovvia ma ancora assolutamente necessaria: QUESTA NON È ATTREZZATURA MEDICA E NON SONO UN PRODUTTORE DI ATTREZZATURE MEDICHE.

Sono abbastanza soddisfatto dell'accuratezza e della coerenza di questo dispositivo, ma se lo stai utilizzando per controllare le temperature delle persone, specialmente ora durante la pandemia di Covid-19 del 2020, prenditi il tempo necessario per familiarizzare con le temperature riportate dal dispositivo e stabilire le proprie linee di base. Nella migliore delle ipotesi, questo dispositivo non dovrebbe essere utilizzato per sostituire un termometro medico. Dovrebbe essere usato per determinare se una persona debba essere sottoposta a un esame medico più approfondito e affidabile.

Inoltre, dovresti posizionare il dispositivo il più vicino possibile al soggetto, idealmente entro 2-4 pollici. Ho incluso un laser per la precisione, ma il raggio IR è ancora largo 12 gradi e vuoi che il tuo soggetto riempia quel raggio il più possibile. Spero che questo ti aiuti. Per favore mandami un feedback se lo stai usando nella pratica in modo che io possa aggiornare il progetto. Stai al sicuro, proteggi la tua famiglia, sostieni la tua comunità e continua a fare.