آموزش ساخت دماسنج لیزری / ساخت به وسیله برد آردوینو و سنسور IR

با شیوع کرونا ویروس و تشخیص اولیه این بیماری به‌وسیله تب هجمه استفاده از دماسنج‌ های غیر تماسی گسترش‌ یافته است و به‌ یک‌باره در بازار کاملاً نایاب شده‌اند. البته این نوع دماسنج‌ ها که نوعاً یک دماسنج لیزری هستند بیشتر برای موارد دمایی بالا و خطرناک نیز استفاده می‌شده‌اند.

در این مقاله نحوه ساخت یک نمونه از این نوع دماسنج‌ ها به کمک برد های آماده و ماژولار آردوینو آورده شده است، تا با خودباوری قدمی در ساخت نهاده و در نهایت مقداری هم در هزینه‌های خرید این کالا صرف جویی انجام شود.

با تحلیلک همراه باشید.

موارد لازم برای ساخت دماسنج لیزری

برد آردوینو مینی پرو

ماژول سنسور دمای اینفرارد با کد MLX90614

مانیتور OLED-SSD1306

دیود لیزر

باتری ۹ ولت کتابی

پوش باتم

سر کلیپ باتری کتابی

سیم برای اتصال

معرفی سنسور حرارتی MLX90614 اینفرارد

قبل از شروع آموزش ساخت دماسنج لیزری باید بدانیم که سنسور MLX90614 چگونه کار می کند. سنسورهای اندازه گیری درجه حرارت زیادی در بازار وجود دارد و که بیشتر برای اندازه گیری رطوبت جوی یا دمای محیط از آنها استفاده می‌شوند، مانند سنسور DHT11 و LM35. اما برای اندازه‌گیری یک نقطه خاص نمی‌توان از سنسورهای ذکر شده استفاده نمود. برای این منظور سنسورهای دمای کمتری موجود است که از لیزر یا IR برای محاسبه دمای یک جسم استفاده میکند. MLX90614 یکی از این حسگرهاست که از انرژی IR برای دماسنجی یک جسم استفاده می کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مدار سنسور مادون‌قرمز و IR ، لینک را دنبال کنید.

سنسور MLX90614 توسط شرکت Melexis Microelectronic ساخته‌ شده است و البته در بازار انواع ساخته‌ شده توسط دیگر سازنده‌های متفرقه نیز یافت می‌شود.

این ماژول دارای دو واحد است، یکی ردیاب گرما مادون‌قرمز (واحد سنجش) و دیگری واحد پردازش سیگنالDSP (واحد محاسباتی). اساس کار این سنسور بر اساس قانون استفان-بولتزمن است، به این صورت که همه اشیاء انرژی IR را ساطع می کنند و شدت این انرژی به‌طور مستقیم با دمای آن جسم متناسب خواهد بود.

واحد سنجش در سنسور میزان انرژی IR را توسط یک شی‌ء هدفمند ساطع می کند و واحد محاسباتی آن را با استفاده از یک ADC 17 بیتی داخلی موجود گرفته و به داده های دیجیتال از طریق پروتکل ارتباطی I2C تبدیل می نماید. سنسور برای دما سنجی مقدار دمای جسم، هم ‌دمای جسم و هم‌ دمای محیط را اندازه‌گیری می کند. ویژگی های سنسور MLX90614 در زیر آورده شده است، برای اطلاعات بیشتر به لینک موجود مراجعه فرمایید.

امکانات MLX90614

ولتاژ کاری: ۳.۶ الی ۵ ولت

محدوده دمایی اجسام: ۷۰- °C الی ۳۸۲.۲ °C

محدوده دمای محیط: ۴۰- °C الی ۱۲۵ °C

دقت: ۰.۰۲ °C

میدان دید سنسور: ۸۰ درجه و فاصله ۲ سانتی متری

نحوه اتصال سیم‌ها و ماژول‌ها

برای مرحله ساخت فیزیکی دماسنج همان‌گونه که در تصویر مشاهده می‌شود، سنسور دما به برد آردوینو به‌صورت زیر متصل می‌شود. در این اتصال دو پایه SCL و SDA به ترتیب به پایه‌های آنالوگ A5 و A4 متصل شده‌اند. البته این اتصالات را تا برنامه نهایی یادداشت نمایید تا در صورت تغییر آدرس، آدرس درست را به مینی آردوینو وارد نمایید.

دما سنج - نحوه سیم بندی و اتصال — نحوه سیم بندی و اتصال ماژول ها به برد اصلی

تمام مدار دماسنج با باتری ۹ ولت از طریق دکمه فشاری تغذیه می‌شود. با فشار دادن دکمه فشاری، باتری ۹ ولت به پین RAW آردوینو وصل می‌شود سپس با استفاده از تنظیم‌کننده ولتاژ روی برد ۵ ولت خواهد شد. این ۵ ولت تولید شده برای تغذیه ماژول OLED، سنسور و لیزر نیز استفاده می‌شود.

برای آشنایی با مدار لیزر و نمایشگر به لینک‌ بروید.

اینستال در کیس

قطعات دماسنج را در کیسی که تهیه نموده‌اید قرار دهید. این کیس می‌تواند به‌صورت سه‌ بعدی طراحی گردد و بعد از آن به‌وسیله پرینتر سه‌بعدی چاپ شود.

دما سنج - قالب چاپ شده به کمک پرینتر سه بعدی — قالب چاپ شده دما سنج

برنامه‌های آردوینو

برای این کار ابتدا سری به کتابخانه MLX90614 زده و لایبرری موجود را در نرم‌افزار آردوینو لودر بیاورید. این کار را برای لایبرری OLED نیز انجام دهید و از صحت آن مطمئن شوید، پس از افزودن کتابخانه‌ها، برنامه را به برد آردوینو انتقال دهید. برنامه کامل این پروژه که در پایین همین صفحه آورده شده است، را می توانید مشاهده کنید.

ضمیمه ها

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
Arduino Contactless thermometer
MLX90614 I2C connection
OLED 4-wire SPI connection
Dated: 7-6-2019
Code by: Tahlilak
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */

#include <Wire.h>
#include <SparkFunMLX90614.h>

#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

// If using software SPI (the default case):
#define OLED_MOSI ۹
#define OLED_CLK ۱۰
#define OLED_DC ۱۱
#define OLED_CS ۱۲
#define OLED_RESET 13
Adafruit_SSD1306 display(OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);

IRTherm therm;

void setup()
{
Serial.begin(9600);
therm.begin();
therm.setUnit(TEMP_C);

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC);
display.clearDisplay();
display.setRotation(2);

}

String temperature;
char runner;

void loop()
{
if (therm.read()) // On success, read() will return 1, on fail 0.
{
temperature = String(therm.object(), 2);
Serial.print(“Object: “);
Serial.print(temperature); Serial.println(“C”);
display.clearDisplay();
runner++;
delay(5);
}

display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(display.width()/4,display.height()/12);

if (therm.object()>=100)
display.setCursor(display.width()/4,display.height()/12);

display.println(temperature);

display.drawLine(display.width()/runner,display.height() – display.height()/2.5, display.width()/runner+1, display.height() – display.height()/2.5, WHITE);

display.setCursor(0,display.height()-display.height()/4);
display.setTextSize(1);
display.println(” Arduino Thermlgun”);
display.setCursor(display.width()- display.width()/4,display.height()/12);
display.println(“deg C”);
display.display();

if (runner>20)
runner=0;
}

مجله اینترنتی تحلیلک