ترمومتر الأشعة تحت الحمراء بدون اتصال: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

تواصلت معي وزارة الصحة المحلية الخاصة بي لأنهم كانوا بحاجة إلى طريقة لتتبع درجة حرارة الجسم لصحة موظفيهم على أساس يومي خلال أزمة Covid-19 لعام 2020. بدأت موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء العادية ، الموجودة على الرفوف في أن تكون نادرة في العرض ، لذلك سئلت عما إذا كان بإمكاني إنتاج تصميم لنسخة DIY.

يعتمد هذا التصميم بشكل كبير على العمل الذي قام به Aswinth Raj في هذا المنشور:

أردت إجراء بعض التغييرات في التصميم بعدة طرق مهمة: أردت أن أجعل العلبة أسرع في التصنيع قدر الإمكان ، واخترت تصميم حزمة مسطحة مقطوعة بالليزر على الطباعة ثلاثية الأبعاد. نظرًا لأن خطوط الإمداد متوترة حاليًا ، فقد أردت تقليل بقية قائمة المواد إلى مستدامة ورخيصة قدر الإمكان. لقد استبدلت Arduino Micro الأصلي بـ Arduino Nano العام. عادةً ما كنت أدافع عن أجهزة Arduino الأصلية ، ولكن هنا ، فإن شراء أجهزة Arduino رخيصة الثمن في كل مكان أمر منطقي أكثر ، دعنا نتحدث عن مستشعر MLX90614 - خاصة التخصيص المحدد له. يحتوي إصدار BAA الشائع جدًا على مجال رؤية 90 درجة وهو غير مناسب تمامًا لهذا المشروع. تستخدم هذه الوثائق تعيين BCH ، والذي يستخدم مجال رؤية 12 درجة ويبلغ عن قراءات أكثر موثوقية لدرجة الحرارة. حتى كتابة هذه السطور ، كان المخزون قليلًا في هذا الإصدار ، ولكن استمر في التحقق من Digikey و Mouser للحصول على الإمدادات.

اللوازم

1x MLX 90614-BCH مستشعر حراري IR

1x Arduino Nano CH340:

1x 128x64 OLED i2c شاشة

1x ليزر ديود

1x. 1 فائق التوهج مكثف

موصل بطارية 1x 9 فولت

1x زر ضغط مؤقت

وصل الأسلاك

بطارية 9 فولت

3mm خشب البتولا الرقائقي البلطيقي

الخطوة 1: الخطوة 1: قص العلبة بالليزر

حسنًا ، يمكنك حقًا القيام بهذا الجزء في أي وقت قبل الخطوات النهائية ، ولكن إذا كنت لا تريد الانتظار حتى يجف الغراء ، فافعل ذلك أولاً أثناء تجميع الإلكترونيات. يجب أن يكون كل شيء مناسبًا لقطعة واحدة من خشب البلطيق مقاس 6 × 8 بوصة بسماكة 3 مم. يمكنك العثور على رابط لملف SVG في هذه الصفحة. يرجى الاتصال بي إذا كنت تساعد المهنيين الطبيين مباشرة ولا يمكنك الوصول إلى الليزر. يمكننا عمل شيء ما.

الخطوة 2: الخطوة 2: قم بتجميع الضميمة

لقد قمت بتجميع العلبة باستخدام غراء الخشب ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام CA ، حسب تفضيلاتك.

أولاً ، تريد لصق قطعتين الفتحة معًا. تأكد من توافقهما تمامًا مع بعضهما البعض ، وتخلص من أي تسرب للغراء في الثقوب قبل أن تجف تمامًا. قد تحتاج أيضًا إلى حفظ الفتحات الموجودة في اللوحين الجانبيين للتأكد من ملاءمتها بشكل صحيح. (الصور 1 و 2)

ستجعل حياتك أسهل كثيرًا إذا ضغطت بقايا من غراء الخشب على بعض الخردة البلاستيكية أو كيس بلاستيكي ثم طبقتها باستخدام عود أسنان أو فرشاة. لن تحتاج إلى الكثير ، لذلك لا تريد أن تنتشر في كل مكان. بعد ذلك ، ضع الفتحة الأمامية في إحدى الألواح الجانبية ، مع لصق أسطح التزاوج. ثم ضع اللوحة السفلية ، مع التأكد من أن الفتحة مواجهة للخلف ، وأخيرًا تلائم اللوحة الخلفية ، مع التأكد من أن الجانب المقطوع متجهًا لأعلى. (الصور 3 و 4 و 5)

لا يوجد سوى لوحتين إضافيتين لتلائمهما - المقبض لوحة الكترونية معززة ثم قاعدة المقبض. قم أولاً بعمل لوحة خلفية للمقبض ، مع وجود الفتحة باتجاه الجزء العلوي من الوحدة ، وأخيراً قاعدة المقبض. أخيرًا ، ضع الغراء على جميع الأسطح العلوية ثم ضع اللوح الجانبي الآخر على جميع الألسنة. ثبتيها معًا واتركي الغراء لمدة ساعة على الأقل. (الصور 6 و 7 و 8)

الخطوة 3: الخطوة 3: تجميع المواد الخاصة بك

هذه الدائرة بها الكثير مما يحدث ، واللحام محكم إلى حد ما ، لذا من المفيد أخذ لحظة لتلوين كل شيء للتأكد من أنه يعمل قبل البدء في إجراء التغييرات التي لا يمكنك العودة إليها. الصورة الأولى هي الرسم التخطيطي العام للدائرة. نحن نستخدم دبابيس Arduino Nano's A4 و A5 بكثافة لوظائف i2c ، ودبابيس 5v و 3.3v ، وعدد قليل من الدبابيس الأخرى. (الصورة 1)

أولاً ، قم بلحام مستشعر الأشعة تحت الحمراء. إذا لم يكن المستشعر متصلاً بـ PCB ، فستحتاج إلى لحام اتصالاتك الخاصة بالموصلات. ورقة البيانات ليست جيدة في تحديد ما إذا كنت تبحث عن الجزء الأمامي أو الخلفي من المستشعر ، لذا استخدم الصورة المشروحة كدليل ، باستخدام علامة التبويب كمرجع. من أجل الاتساق ، سأستخدم الأسلاك الصفراء لتوصيلات SCL والأزرق لـ SDA لتوصيلات i2c. قم بتوصيل جميع الموصلات ببعض الأسلاك المرنة ، ثم استخدم تقنية الانكماش الحراري لعزل الموصلات. تقليم الأسلاك إلى ما يقرب من 3 بوصات. (الصورتان 2 و 3) بعد ذلك نريد توصيل الأسلاك بشاشة OLED. إذا كان لديك دبابيس رأس مثبتة مسبقًا ، فقم بإلغاء تركيبها وفصلها - فسنريد توصيلات ملحومة دائمة. مرة أخرى ، استخدم الأسلاك الصفراء لـ SCL والأزرق لـ SDA. (الصورتان 4 و 5) إذا لم يأتِ Arduino Nano برؤوس مرفقة ، فهذا هو الوقت المناسب الآن لإرفاق بعضها. استخدم لوح التجارب لمساعدتهم على البقاء في نفس الاتجاه أثناء لحامهم في مكانهم. (الصور 6 و 7 و 8)

الخطوة 4: الخطوة 4: تحميل واختبار التعليمات البرمجية الخاصة بك

إذا لم يكن مستشعر MLX90614 مزودًا بلوحة فصل متصلة ، فأنت بحاجة إلى مكثف.1 فائق التوهج لتوصيل الوصلات 3.3 فولت والأرض. تأكد من أنها في مكانها على اللوح قبل تشغيل دائرتك.

إذا كان Arduino Nano الخاص بك يحتوي على مجموعة شرائح CH340 ، (الصورة 1) ، فقد تحتاج إلى تثبيت برامج تشغيل محددة قبل أن تتمكن من برمجة اللوحة. ابحث عن الشريحة الموجودة أسفل اللوحة. يمكنك العثور على برنامج التشغيل وإرشادات حول تثبيته هنا:

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

اعتمادًا على إصدار اللوحة ، قد تحتاج إلى التبديل بين إصدارات ATmega328P الحالية و ATmega328P (أداة تحميل التشغيل القديمة). (الصورة 2) إذا تم تحميل الكود الخاص بك بنجاح ، يجب أن ترى درجة الحرارة المبلغ عنها على شاشة OLED. (صورة 3)

يمكنك العثور على الكود في أسفل هذه الصفحة. هناك نسختان مختلفتان ، أحدهما لفهرنهايت والآخر لسنتيجراد.

الخطوة 5: الخطوة 5: اللحام الدائم

حسنًا ، لنبدأ في بناء دائرة متينة. ابدأ بقياس لوحة الأداء. أنا أستخدم لوحة بدون آثار متصلة مسبقًا. يتطلب الأمر مزيدًا من العمل لإجراء جميع اتصالاتك ، ولكنه يمنحك مزيدًا من المرونة في التخطيط الخاص بك. ابدأ بوضع Nano الخاص بك في لوحة الأداء وقم بإجراء بعض القياسات قبل تقليمه ، ستحتاج على الأقل ثلاثة صفوف من المسامير على الجانب التناظري من لوحتك. اعتقدت أنني يجب أن أبقي صفًا واحدًا مفتوحًا على الجانب الآخر ، لكن اتضح أنني لم أفعل ذلك ، لذا قمت في النهاية بقصه لتوفير المساحة. جندى جميع المسامير في لوحة التحكم. ثم قم بإجراء توصيلات اللحام الدائمة لمستشعر الأشعة تحت الحمراء ، بما في ذلك المكثف والاتصال الأرضي. يجب أن يعمل المستشعر من دبوس 3.3 فولت. (الصور 1-5) ثم قم بتوصيل مستشعر OLED. يمكن أن تعمل من دبوس 5v. ثم أضف الصمام الثنائي لليزر ، مباشرة من 5 فولت إلى الأرض. أخيرًا ، سلك في موصل بطارية 9 فولت. الأحمر متصل بدبوس فين ، والأرضي على الأرض. يمكنك توصيل بطاريتك للتحقق من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح. (الصور 6 و 7 و 8)

الخطوة 6: الخطوة 6 أ: التجميع النهائي (العش)

الآن بعد أن تم لحام دائرتك المكتملة وتشغيلها ، وبناء العلبة الخاصة بك ، فقد حان الوقت لتجميع هذا الشيء. أول الأشياء أولاً: أدخل الصمام الثنائي الليزري في الفتحة السفلية الأصغر في قطعة الفتحة الأمامية. يجب أن يكون هذا مناسبًا بالفعل ، لكن لا يضر بتثبيته بقطعة من الغراء الساخن. قبل أن تصل إلى أبعد من ذلك ، قم بإسقاط موصل البطارية 9 فولت ، مع قدر مناسب من السلك المرتخي ، أسفل الفتحة وفي لقمة المقبض. (الصور 1-4) بعد ذلك ، ضع مستشعر الأشعة تحت الحمراء في الفتحة الأكبر ، وقم بتثبيته بقليل من الغراء الساخن أيضًا. انشر بعض الغراء الساخن على اللوحة الخلفية للحاوية واستخدمه للتغلب على الشاشة. يمكنك استخدام بعض الغراء الإضافي حول فتحات التركيب إذا لم تشعر بالأمان الكافي. أخيرًا ، استخدم عددًا قليلاً من كتل الغراء الساخن للمساعدة في تأمين اردوينو ولوح الأداء في جسم الرجل من العلبة. (الصور 6-8)

الخطوة 7: الخطوة 6 ب: التجميع النهائي

الآن بعد أن أصبح كل شيء معًا في الجزء العلوي من العلبة ، حان الوقت للتركيز على الجزء السفلي.

اقطع السلك الأرضي لموصل البطارية 9 فولت وقم بتجريد الخيوط. جندهم بموصلات زر الضغط. قم بتغذيته من خلال الفتحة الموجودة في المقبض بحيث يكون الزر متجهًا للأمام ، ثم قم بتثبيته باستخدام غسالة القفل والصمولة. (الصور 1-4) أخيرًا ، قم بتوصيل البطارية وفتحها في الفجوة الموجودة في المقبض. يمكنك تأمينه بقليل من الشريط اللاصق إذا كنت تريد منعه من السقوط. (صورة 5)

الخطوة 8: الاستخدام وأفضل الممارسات

إخلاء مسؤولية واضح على الأرجح ولكنه لا يزال ضروريًا تمامًا: هذه ليست معدات طبية ولست مصنعًا للمعدات الطبية.

أنا سعيد جدًا بالدقة والاتساق في هذا الجهاز ، ولكن إذا كنت تستخدم هذا للتحقق من درجات حرارة الأشخاص ، خاصة الآن خلال جائحة Covid-19 2020 ، فخذ الوقت الكافي للتعرف على درجات الحرارة التي أبلغ عنها الجهاز وإنشاء خطوط الأساس الخاصة بك. في أفضل الأحوال ، لا ينبغي استخدام هذا الجهاز لاستبدال مقياس حرارة طبي. يجب استخدامه لتحديد ما إذا كان يجب إخضاع الشخص لفحص طبي أعمق وأكثر موثوقية.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تجعل الجهاز قريبًا من موضوعك قدر الإمكان - من الناحية المثالية في حدود 2-4 بوصات. لقد قمت بتضمين ليزر من أجل الدقة ، لكن شعاع الأشعة تحت الحمراء لا يزال بعرض 12 درجة ، وتريد أن يملأ موضوعك هذا الشعاع قدر الإمكان ، وآمل أن يساعدك هذا. الرجاء إرسال تعليقات إليّ إذا كنت تستخدمها عمليًا حتى أتمكن من تحديث المشروع. ابق آمنًا ، واحمِ عائلتك ، وادعم مجتمعك ، واستمر في العمل.