Termometro a infrarossi laser Arduino: 7 passaggi (con immagini)

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

In questo progetto ti mostrerò come costruire un termometro a infrarossi laser digitale con un involucro stampato in 3D personalizzato!

Passaggio 1: introduzione

I termometri a infrarossi sono ampiamente utilizzati in molti ambienti di lavoro per determinare la temperatura della superficie di un oggetto. Spesso in una macchina o in un circuito elettronico, l'aumento delle temperature è uno dei primi segni che qualcosa non va. Un rapido controllo senza contatto con un termometro a infrarossi può farti sapere cosa sta succedendo con la temperatura di una macchina in modo da poterla spegnere prima che causi danni permanenti.

La radiazione infrarossa è solo un altro tipo di radiazione che esiste nello spettro elettromagnetico. Non possiamo vederlo, ma se mettessi la mano vicino a qualcosa di caldo come un fornello, sentiresti gli effetti della radiazione infrarossa. Tutti gli oggetti emettono energia sotto forma di radiazione infrarossa. La maggior parte dei termometri portatili utilizza una lente per focalizzare la luce da un oggetto su una termopila che assorbe la radiazione IR. Man mano che viene assorbita più energia IR, più diventa calda e il livello di calore viene convertito in un segnale elettrico che alla fine viene convertito in una lettura della temperatura.

Stavo lavorando su un circuito l'altro giorno e ho avuto un componente che si stava surriscaldando. Volevo conoscere la temperatura del componente ma siccome non possiedo un termometro a infrarossi ho deciso di costruirne uno mio. Ha un involucro stampato in 3D personalizzato in modo che chiunque possa stamparlo e assemblarlo direttamente a casa.

È un progetto semplice e potrebbe essere utilizzato come un'ottima introduzione ai sensori, alla progettazione/stampa 3D, all'elettronica e alla programmazione.

Disclaimer: Ovviamente non adatto per uso medico. Questo progetto è solo per divertimento e se hai bisogno di un termometro a infrarossi per uso medico, ordinane uno che soddisfi gli standard/test medici.

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Passaggio 2: componenti necessari

I componenti necessari per questo progetto sono i seguenti:

1. Interruttore a pulsante momentaneo Amazon

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

3. Amazon laser 5V

4. Arduino Nano Amazon

5. Interruttore On/Off Amazon

6. Schermo OLED da 0,96 Amazon

7. Sensore di temperatura GY-906 (o sensore MLX90614 con condensatori/resistenze adeguati) Amazon

8. Batteria da 9 V Amazon

9. Stampante/Filamento 3D (uso Hatchbox PLA di Amazon)

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Passaggio 3: sensore di temperatura a infrarossi GY-906

Ho usato un sensore del termometro a infrarossi GY-906 che è una scheda breakout per il termometro a infrarossi senza contatto MLX90614 di Melexis.

La breakout board è molto economica, facile da integrare e la versione con breakout board è dotata di resistori pull up da 10K per l'interfaccia I2C. Viene calibrato in fabbrica con un intervallo da -40 a +125 gradi Celsius per la temperatura del sensore e da -70 a 380 gradi Celsius per la temperatura dell'oggetto. La precisione di questo sensore è di circa 0,5 gradi Celsius.

Passaggio 4: elettronica

Ora che hai raccolto tutti i componenti necessari, è il momento di iniziare ad assemblare tutto insieme. Consiglierei di cablare prima tutto su una breadboard e poi, una volta che tutto funziona correttamente, procedere e saldare tutto su una scheda perf.

Sulla sinistra abbiamo il nostro laser con un resistore di limitazione della corrente da 200 ohm pilotato dall'uscita digitale 5. C'è anche un pulsante momentaneo standard che è collegato tra 5V e ingresso digitale 2. C'è un resistore pull down da 5K in modo che quando il l'interruttore è aperto, l'ingresso non è flottante e sarà invece impostato a 0V.

Sulla destra abbiamo il nostro interruttore principale On/Off che collega la nostra batteria da 9V ai pin VIN e GND dell'arduino nano. Il display OLED e il sensore di temperatura a infrarossi GY-906 sono entrambi collegati a 3,3 V e le linee SDA sono collegate a A4 e SCL a A5. Il display oled e GY-906 hanno già resistori di pull-up sulle linee I2C.

Passaggio 5: programmazione

Presumo che tu sappia come programmare il tuo arduino nano, ma in caso contrario, ci sono molti ottimi tutorial disponibili online.

Sarà necessario installare le seguenti librerie affinché il codice venga compilato.

1. Adafruits SSD1306

2. Adafruits MLX90614

Il programma legge costantemente i dati di temperatura dall'MLX90614 ma viene visualizzato solo sull'OLED quando viene premuto il pulsante di attivazione. Se si preme il grilletto, anche il laser si accende per aiutare a identificare quale oggetto viene misurato.

Passaggio 6: progettazione/stampa/assemblaggio 3D

Ho progettato la scala in Fusion 360.

Nella base del termometro c'è spazio per una batteria da 9V, un interruttore On/Off e il nostro meccanismo di attivazione che è solo un semplice pulsante momentaneo. Il coperchio della base scatterà in posizione. C'è un foro per instradare il cablaggio per i componenti di base nella sezione superiore del termometro.

C'è un'apertura per il display OLED da 0,96 pollici e una sezione frontale sulla punta del termometro per il tuo laser e il tuo sensore MLX90614. Sia il laser che il sensore possono essere inseriti a pressione nel foro. La sezione superiore è per l'arduino nano e sarò onesto, ho davvero sottovalutato la quantità di cavi di cui avevo bisogno per connettermi nel piccolo spazio. Molti fili si stavano perdendo quando ho spinto l'arduino nano nel piccolo spazio, quindi ho finito per usare una pistola per colla per tenere i fili in posizione mentre spingevo il nano all'interno della custodia. Ho sempre messo il mio arduino nano sui distanziatori nel caso in cui volessi riutilizzarlo per un progetto in seguito, quindi i distanziatori occupavano molto spazio in più che non sarebbe stato necessario se lo avessi saldato in modo permanente su una scheda perf. Tuttavia, alla fine ho cablato tutto e nella custodia, quindi ho premuto per montare il coperchio superiore.

Stampare questo è un po 'difficile per farlo sembrare eccezionale, poiché la base principale l'ho stampata con il lato dello schermo OLED rivolto verso il basso. L'angolo per lo schermo OLED è abbastanza alto, quindi ho stampato con i supporti sulla piastra di costruzione, ma questo rende la superficie meno che perfetta. Potrebbe essere solo un problema della mia stampante e sono sicuro che è possibile ottenere un bell'aspetto se si selezionano le impostazioni della stampante, ma non mi importava molto perché questo è uno strumento.

Collegamento Thingiverse

Passaggio 7: provalo

Ora che hai il termometro laser a infrarossi tutto assemblato e programmato, è il momento di testarlo!

Premi il pulsante di accensione, attendi che il display OLED si carichi e goditi il tuo nuovo termometro. Per favore considera di iscriverti al mio canale youtube per supportarmi e vedere più progetti/video. Grazie per aver letto!