مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء بالليزر اردوينو: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

في هذا المشروع ، سأوضح لك كيفية إنشاء مقياس حرارة رقمي يعمل بالأشعة تحت الحمراء بالليزر مع حاوية مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة!

الخطوة 1: مقدمة

تستخدم موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في العديد من بيئات العمل لتحديد درجة حرارة سطح الجسم. غالبًا ما تكون درجات الحرارة المرتفعة في آلة أو دائرة إلكترونية من أولى العلامات على وجود خطأ ما. يمكن أن يتيح لك الفحص السريع لعدم الاتصال باستخدام مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء معرفة ما يحدث مع درجة حرارة الجهاز حتى تتمكن من إيقاف تشغيله قبل أن يتسبب في تلف دائم.

الأشعة تحت الحمراء هي مجرد نوع آخر من الإشعاع الموجود في الطيف الكهرومغناطيسي. لا يمكننا رؤيته ولكن إذا وضعت يدك بالقرب من شيء ساخن مثل الموقد ، فستشعر بتأثير الأشعة تحت الحمراء. تنبعث من جميع الأجسام طاقة على شكل أشعة تحت الحمراء. تستخدم معظم موازين الحرارة المحمولة عدسة لتركيز الضوء من جسم واحد على قالب حراري يمتص الأشعة تحت الحمراء. كلما تم امتصاص المزيد من طاقة الأشعة تحت الحمراء ، زادت سخونتها ويتحول مستوى الحرارة إلى إشارة كهربائية تتحول في النهاية إلى قراءة لدرجة الحرارة.

كنت أعمل في دائرة كهربائية في ذلك اليوم وكان لدي مكون كان ساخنًا للغاية. كنت أرغب في معرفة درجة حرارة المكون ولكن نظرًا لأنني لا أمتلك مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، فقد قررت إنشاء مقياس حرارة خاص بي. يحتوي على حاوية مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة بحيث يمكن لأي شخص طباعتها وتجميعها في المنزل مباشرةً.

إنه مشروع بسيط ويمكن استخدامه كمقدمة رائعة لأجهزة الاستشعار والتصميم / الطباعة ثلاثية الأبعاد والإلكترونيات والبرمجة.

إخلاء المسؤولية: من الواضح أنها ليست مناسبة للاستخدام الطبي. هذا المشروع للمتعة فقط ، وإذا كنت بحاجة إلى مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء للاستخدام الطبي ، فاطلب مقياسًا يفي بالمعايير / الاختبارات الطبية.

يرجى التفكير في الاشتراك في قناتي على YouTube لدعمي ومشاهدة المزيد من المشاريع الممتعة.

الخطوة 2: المكونات المطلوبة

المكونات اللازمة لهذا المشروع هي أدناه:

1. زر التبديل لحظية الأمازون

2. مقاومات (5 كيلو أوم ، 200 أوم) أمازون

3. 5V ليزر أمازون

4. اردوينو نانو أمازون

5. تشغيل / إيقاف التبديل الأمازون

6. OLED 0.96 شاشة أمازون

7. مستشعر درجة الحرارة GY-906 (أو مستشعر MLX90614 بمكثفات / مقاومات مناسبة) Amazon

8. 9V بطارية الأمازون

9. طابعة ثلاثية الأبعاد / خيوط (أستخدم Hatchbox PLA من Amazon)

الإفصاح: روابط أمازون أعلاه هي روابط تابعة ، مما يعني أنه بدون أي تكلفة إضافية عليك ، سأربح عمولة إذا نقرت عليها وقمت بعملية شراء.

الخطوة 3: مستشعر درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء GY-906

لقد استخدمت مستشعر ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء GY-906 وهو عبارة عن لوحة اندلاع لميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء غير المتصل MLX90614 بواسطة Melexis.

لوحة الاختراق غير مكلفة للغاية وسهلة الدمج ، وتأتي نسخة لوحة الاختراق بمقاومات سحب 10K لواجهة I2C. تأتي معايرة المصنع بنطاق من -40 إلى +125 درجة مئوية لدرجة حرارة المستشعر و -70 إلى 380 درجة مئوية لدرجة حرارة الجسم. تبلغ دقة هذا المستشعر 0.5 درجة مئوية تقريبًا.

الخطوة الرابعة: الإلكترونيات

الآن بعد أن جمعت كل المكونات المطلوبة ، حان الوقت لبدء تجميع كل شيء معًا. أود أن أوصي بتوصيل كل شيء على اللوح أولاً ، وبعد ذلك بمجرد أن يعمل كل شيء بشكل صحيح ، قم بلحام كل شيء على لوحة الأداء.

على اليسار لدينا ليزر بمقاوم محدد للتيار بقدرة 200 أوم يتم دفعه من الإخراج الرقمي 5. يوجد أيضًا زر ضغط لحظي قياسي متصل بين 5 فولت والإدخال الرقمي 2. يوجد المقاوم 5K سحب لأسفل بحيث عندما المفتاح مفتوح ، الإدخال ليس عائمًا وبدلاً من ذلك سيتم تعيينه على 0V.

على اليمين ، لدينا مفتاح التشغيل / الإيقاف الرئيسي الذي يربط بطارية 9 فولت الخاصة بنا بدبابيس VIN و GND في اردوينو نانو. يتم توصيل كل من شاشة OLED ومستشعر درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء GY-906 بـ 3.3 فولت وخطوط SDA متصلة بـ A4 و SCL بـ A5. تحتوي شاشة oled و GY-906 بالفعل على مقاومات سحب على خطوط I2C.

الخطوة الخامسة: البرمجة

سأفترض أنك تعرف كيفية برمجة اردوينو نانو الخاص بك ولكن إذا لم يكن الأمر كذلك ، فهناك العديد من البرامج التعليمية الرائعة المتاحة عبر الإنترنت.

ستحتاج إلى تثبيت المكتبات التالية حتى يتم ترجمة التعليمات البرمجية.

1. Adafruits SSD1306

2. Adafruits MLX90614

يقرأ البرنامج باستمرار بيانات درجة الحرارة من MLX90614 ولكن يتم عرضها فقط على OLED عند الضغط على زر التشغيل. في حالة الضغط على المشغل ، يتم تشغيل الليزر أيضًا للمساعدة في تحديد الكائن الذي يتم قياسه.

الخطوة 6: تصميم ثلاثي الأبعاد / طباعة / تجميع

لقد صممت المقياس في Fusion 360.

في قاعدة مقياس الحرارة ، هناك مساحة لبطارية 9 فولت ، ومفتاح تشغيل / إيقاف ، وآلية الزناد لدينا والتي هي مجرد زر ضغط مؤقت بسيط. سوف يستقر غطاء القاعدة في مكانه. يوجد ثقب لتوجيه الأسلاك الخاصة بالمكونات الأساسية إلى القسم العلوي من مقياس الحرارة.

يوجد فتحة لشاشة OLED مقاس 96 بوصة وقسم أمامي على طرف مقياس الحرارة لليزر ومستشعر MLX90614. يمكن الضغط على كل من الليزر والمستشعر في الفتحة. القسم العلوي مخصص لاردوينو نانو وسأكون صادقًا ، لقد قللت حقًا من مقدار الأسلاك التي احتاجها للتوصيل في مساحة صغيرة. تم سحب الكثير من الأسلاك عندما دفعت اردوينو نانو إلى مساحة صغيرة لذلك انتهى بي الأمر باستخدام مسدس الغراء لتثبيت الأسلاك في مكانها أثناء دفع النانو داخل العلبة. دائمًا ما أضع اردوينو نانو الخاص بي في حالة توقف فقط في حالة ما إذا كنت أرغب في إعادة استخدامه لمشروع لاحقًا ، لذلك استهلكت المواجهات الكثير من المساحة الإضافية التي لن تكون هناك حاجة إليها إذا قمت بلحامها بشكل دائم على لوحة الأداء. ومع ذلك ، حصلت في النهاية على كل شيء متصل بالأسلاك وفي العلبة ، لذلك أضغط على الغطاء العلوي.

تعد طباعة هذا نوعًا من الصعوبة لجعلها تبدو رائعة ، حيث أن القاعدة الرئيسية التي طبعتها مع مواجهة جانب الشاشة oled لأسفل. زاوية شاشة OLED عالية إلى حد ما ، لذا قمت بالطباعة باستخدام دعامات على لوحة التصميم ، لكن هذا يجعل السطح يبدو أقل من الكمال. قد يكون الأمر مجرد مشكلة في طابعتي وأنا متأكد من أنه من الممكن أن أجعلها تبدو رائعة إذا قمت بالاتصال بإعدادات الطابعة الخاصة بك ولكنني لم أهتم حقًا لأن هذه أداة.

رابط الشيء

الخطوة 7: اختبرها

الآن بعد أن تم تجميع ومبرمجة مقياس حرارة الأشعة تحت الحمراء بالليزر ، فقد حان الوقت لاختباره!

اضغط على زر الطاقة ، وانتظر حتى يتم تحميل شاشة oled ، واستمتع بمقياس الحرارة الجديد. يرجى النظر في الاشتراك في قناة يوتيوب الخاصة بي لدعمني ومشاهدة المزيد من المشاريع / مقاطع الفيديو. شكرا لقرائتك!