Инфракрасный датчик температуры TW 2000

Инфракрасный датчик движения для включения света — это современное оборудование, позволяющее значительно снизить нецелевое использование электрической энергии, тем самым повысить уровень энергосбережения и снизить финансовые затраты на оплату электричества. Существуют вариант подходящие как домашнего использования, так и для установки в большие помещения или снаружи зданий и сооружений.

Принцип работы датчика движения

Существует достаточно способов для экономии электроэнергии, одним из которых является датчик для включения света. Основными факторами для срабатывания оборудования являются следующие условия:

• Появление движения в контролируемой зоне.
• Отклонение в установленных показателях уровня освещенности на контролируемой территории.
• Изменение в уровне шума, в том случае если установлен датчик шума для включения света.

Все предметы, окружающие человека, в особенности органического происхождения (животные и человек) имеют отличающуюся друг от друга температуру, а значит, излучают невидимый для человеческого глаза инфракрасный свет. Неодушевленные предметы тоже излучают инфракрасный цвет, но их температура тесно связано с изменением ее в окружающее среде, например при длительном воздействии солнечных лучей или близком расположении около нагревательных приборов.

Принцип работы датчика движения основывается на считывания данных изменений, поскольку в него установлена система с линз, оснащенных элементами, отвечающими за фиксацию изменения уровня инфракрасного света именуемыми пиродетекторами. В зависимости от конкретной модели количество пиродетекторов колеблется в рамках от 20 до 50 штук.

Ленинградская система отопления схема подключения, плюсы и минусы.

Подробно о том, как почистить котел от сажи в домашних условиях. Читайте здесь.

Инфракрасный теплый пол плюсы и минусы:

https://klimatlab.com/otoplenie/tepliy-pol/infrakrasnyj-plyusy-i-minusy.html

Чем выше данный показатель, тем от большего количества объектов, в том числе и небольшого размера, устройство может распознавать свет. Каждая из установленных линз отвечает за определенный сектор в общей контролируемой территории. Соответственно этому меняется и угол охвата, который может иметь значения от 60 до 110 градусов с шагом в 20, а также значения в 180, 220, 300 и 360 градусов.

Когда в контролируемой зоне происходит движение объекта, температура которого отличается от окружающей обстановки не менее чем на 50 С в сторону повышения, срабатывают датчики движения для включения света. По мере того как объекты совершает движение изменяется входной и выходной сигнал на каждом пиродетекторе в своей зоне охвата.

Свет горит в помещении ровно до того момента, пока хотя бы на 1 из датчиков не перестает поступать сигнал об изменении температуры. После того как в контролируемой зоне перестает совершаться движения, по завершению заданного интервала времени, происходит отключение выходного реле и соответственно этому свет выключается.

Для детекторов света установленных в датчик движения характерной чертой можно назвать наличие чувствительности, отвечающей за то, насколько должен быть удален от них объект, чтобы было замечено движение. Чем меньше размеры объекта, тем ближе он должен располагаться к устройству, для его полноценной работы.

Когда движение происходит только в одном секторе, т.е. движение объекта малого размера совершается прямо или на месте, то срабатывания реле не происходит и соответственно этому свет не включается.

Монтаж и установка датчиков осуществляется только при выключенном электричестве.

Помимо инфракрасных существуют и другие виды датчиков движения для освещения:

• Ультразвуковые. Принцип их работы основан на отражении звуков высокой частоты от предметов и объектов в помещении, а точнее результатов данного отражения.
• Микроволновые работают аналогично ультразвуковым, но посылают в помещение коротковолновые сигналы, срабатывая при изменении уровня их величины в результате отражения от предметов и объектов в пространстве.

Указанные два вида относятся к категории активного оборудования, инфракрасный вариант причисляется к пассивным устройствам.

Характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе

Для получения максимально выгоды от конечной цели приобретения и установки датчика освещенности для включения света, необходимо обращать внимание на несколько основных характеристик оборудования:

• Область использования. Следует заранее определить место для последующей установки устройства, т.е. будет это наружный или внутренний вариант. Поскольку разные производители предлагают модели отличающиеся друг от друга по технической и функциональной оснащенности. Так существуют варианты с повышенным уровнем защиты от попадания влаги и пыли. Различаются и способы крепления, в основном на рынке представлены навесные варианты, устанавливаемые с использованием опорных держателей или встраиваемые в поверхность.
• Поскольку оборудование в самом простом представлении это лампочка с датчиком движения, то важным моментом является определение мощности источника света, подключаемого к датчику. В зависимости от конкретной модели регистратор может иметь рабочее напряжение от 200 Вт и более. Особое внимание на показатель мощность уделяется в случае сочетания датчика с энергосберегающей лампой. Когда осветительный прибор имеет большую нагрузку, чем указана производителем оборудования, потребуется монтаж дополнительного реле или установка нескольких датчиков.

Если осветительный прибор имеет большую нагрузку, чем указана производителем оборудования, потребуется монтаж дополнительного реле или установка нескольких датчиков.

• Следующим важным показателем является угол обзора. При установке снаружи здания оптимальным вариантом является показатель по данному значению в пределах 180 градусов. Возможен выбор устройства с двумя сенсорами, в сумме которые имеют необходимые 180 градусов. В помещении для использования максимум возможностей подойдет вариант с 3 сенсорами, в сумме составляющим угол обзора 360 градусов, такой вариант подходит для установки в потолок. Для работы снаружи помещения и на улице оптимальным вариантом считается выбор регистратора с самым большим показателем по углу обзора. В квартиру подойдет вариант с меньшим количеством пиродетекторов.
• Отдельной характеристикой является возможность сочетания конкретного устройства с определенным типом осветительного прибора или видом лампы. На рынке представлены модели позволяющие, сочетать датчик освещенности для включения света с любым из существующих видов ламп и типов осветительного оборудования. Так можно подобрать вариант датчика вмонтированного в патрон, и даже выключатель.
• Не менее важно знать радиус действия конкретного устройства. Радиус действия обозначается максимально возможное расстояние от движущегося объекта до оборудования для его обнаружения. В большинстве случаев инфракрасные сенсоры охватывают область действия в размере 12 метров.
• Немаловажно определиться с выбором двухполюсного или трехполюсного варианта. Двухполюсные модели подходят для установки ламп накаливания. В этом случае подключение происходит по последовательному типу. Трехполюсные позволяют подсоединять и энергосберагающие варианты.

Плюсы датчика для включения света

Установка автоматического выключателя света полностью решает проблемы поиска включения света. Что удобно в местах общественного пользования имеющих низкий уровень освещения в дневное время суток (входная группа в подъезде жилого дома, кладовка и т.п.) или в незнакомых помещениях. Использование позволяет сократить количество дополнительных действий, выполняемых человеком. Так среди основных преимуществ в пользу выбора инфракрасного датчика движения для включения света можно назвать.

Удобство

Заключается в том, что при расположении выключателя на большом расстоянии от входа в помещения, отпадает необходимость его поиска при низком уровне освещенности, который может закончиться получением травмы (падение, столкновение с предметами и т.д.).

Экономия

Может быть как финансовая, так и временная. Не происходит затраты времени на поиски выключателя, свет не горит в те моменты когда в помещении никого нет и соответственно этому уменьшается количество времени за которое происходит оплата расходуемой электрической энергии.

Использование датчиков позволяет сократить количество дополнительных действий, выполняемых человеком, а также исключить вероятность травм.

Энергосбережение

Хороший показатель энергосбережения вытекает из предыдущего пункта. Так решается проблема расхода электроэнергии в результате не отключенного вовремя источника света.

Высокий уровень функциональности устройства. Производители предлагают модели, осуществляющие свою работу без проводов. Существуют варианты с возможностью подключения не только осветительных приборов, но и других (стерео-система, телевизор и т.п.).

Первые три основных преимущества выбора соответствуют любой из предложенных на рынке моделей оборудования подобного плана.

Как подключить датчик движения

Схема подключения

Подключение датчика движения для освещения процедура, не отличающая высоким уровнем сложности, но достаточно специфическая, для выполнения которой необходим определенный опыт и наличие знаний. Специалисты выделяют несколько основных схем подключения оборудования, а именно:

• Параллельная.
• Последовательная.
• Установка нескольких датчиков с применением магнитного пускателя.

В случае последовательного подключения весь процесс управления освещением в помещении или снаружи осуществляется в автоматическом режиме и регулируется самим оборудованием. Когда же свет должен гореть длительное время и при этом объект не будет, совершать движения или будет находиться за пределами контролируемой зоны, параллельно оборудованию устанавливается ручной выключатель.

Схема подключения датчика

Хорошим примером удобства установки выключателя можно назвать гараж со смотровой ямой. Находясь в яме человек, не попадает в зону работы датчика, но нуждается в постоянном источнике света. После завершения работы выключить свет можно вручную.

Для больших помещений необходима установка нескольких элементов, подключение которых происходит от одной фазы в параллельном порядке. При срабатывании любого из датчиков в сети, цепь замыкается, и включаются все остальные.

Схема подключения с магнитным пускателем

Установка магнитного пускателя требуется при использовании мощного источника света или подключения других видов электрического оборудования в дополнение к лампам освещения.

В видео наглядно показано, как выполнять подключение:

Монтаж

Монтаж оборудования также имеет несколько важных нюансов, среди которых можно выделить:

• Обеспечение защиты от воздействия внешних факторов, на которые не рассчитана конкретная модель, способных привести к ложному срабатыванию или к блокировке на срабатывание.
• Обеспечение доступа к зоне обнаружения.
• Тип подключения к сети подачи электрической энергии.

Подключение любой модели происходит за счет специальных клемм. Стандартным и часто используемым вариантом является клеммы на 3 вывода, иногда используются на 4 вывода. Расшифровка маркировки установленной на клеммы происходит следующим образом:

• L- обозначает фазу. Чаще всего это красный или коричневый провод.
• N – ноль, всегда проводи синего цвета.
• L имеющая в дополнение штрих или стрелочку, а также букву А обозначает осветительный прибор.
• PE- заземление.

Большинство производителей придерживаются стандартов в плане выбора цвета проводов, допускается исключения из правил. Поэтому для правильного подключения устройства желательно определять при помощи индикатора фазу или ноль дополнительно.

После выполнения монтажных работ обязательна регулировка датчика, для комфортабельной эксплуатации оборудования в будущем. Она проходит в несколько основных этапов:

• Регулировка датчика движения для включения света подразумевает настройку уровня чувствительно сенсора. Установка данного показателя позволяет снизить риск ложного срабатывания (в частности при небольшом движении, реагировании на животных, изменение температуры в отопительной системе или за счет работы системы кондиционирования и т.п.). Когда выбрана модель, оснащенная фотоэлектрическим датчиком, то вместо уровня чувствительности сенсора регулируется порог освещенности, при изменении которого оборудование приходит в действие.
• Пользователь имеет возможность, установить время работы оборудования. Под этим показателем подразумевается временной промежуток до выключения света при отсутствии движения в контролируемой зоне.
• Когда датчик срабатывает и на уровень шума, то регулируется чувствительность микрофона. Удобно производить данную процедуру при задействовании портативного источника звука, меняя его громкость в радиусе действия датчика.

Как выбрать хороший очиститель воздуха от пыли для дома.

Все о подключении к городской водопроводной сети в частном доме. Читайте здесь.

Проследить произошли ли изменения настроек или нет, в большинстве моделей можно в процессе наблюдения за установленным светодиодным индикатором, меняющим частоту своего мигания при включении оборудования.

Популярные производители, модели и их цены

Стоимость прибора напрямую связана с количество стандартного и дополнительного пакета функций, способов получения сигнала и страны производителя. Для упрощения выбора подходящей модели можно привести небольшой рейтинг самых популярных вариантов:

• Большим спросом на рынке пользуется модель датчика Camelion LX-20B. Средняя стоимость устройства находится в рамках 750 рублей. Прибор имеет большой угол обзора с показателем 360 градусов, установка возможна на потолок.
• Следующим вариантом можно назвать Camelion LX-39/Wh, купить который можно за 650-700 рублей. Имеет меньший угол обзора, чем предыдущая модель – 180 градусов, но отличается максимальным показателем по дальности действия – 12 метров.
• Rev Ritter отличается более высокой стоимостью, чем указанные раньше модели. Цена стартует от 850 рублей. Угол охвата составляет 360 градусов, а радиус действия 7 метров. Хороший вариант для установки в подъездах многоквартирных домов, ванных комнатах, кладовках и других схожих по характеристикам помещений.
• Дорогим, но очень качественным оборудованием можно назвать Orbis Circumat 360 выпускаемый итальянским производителем. Средняя стоимость начинается от 4000 рублей. Возможна установка на потолок высотой до 4 метров, радиус действия оборудования составляет 7 метров, что достаточно для большинства помещений при условии внутренней установки.

В целом использование датчика движения для включения света имеет ряд преимуществ. За счет того, что на рынке представлены разные модели по функционалу, техническому оснащению и в разных ценовых сегментах, подобрать вариант, полностью отвечающий своим материальным возможностям и требованиям к оборудованию, не составляет большого труда.

Поделиться:

3 Комментария

Бесконтактные датчики температуры – пирометры стационарные Выбор производителя

Каталог бесконтактных стационарных инфракрасных пирометров IFM Electronic, Banner, Omron, Optris, Raytek для измерения температуры различных материалов в технологических процессах на производстве.

Товаров на странице: 6 12 24 Все Сортировать: По наличию По умолчанию RAYCMLTVM пирометр стационарный

Тип: стационарный инфракрасный датчик температуры. Корпус: М18×1. Диапазон измерения: -20…500 °C. Спектральный диапазон: 8…14 мкм. Оптическое разрешение: 13:1. Выходной сигнал: 0-5 В. Интерфейс: RS 232. Разрешение: 0,1 °C. Температурный диапазон эксплуатации: 0…+70 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 12…24 V DC. Подключение: высокотемпературный кабель, 1 м.

Производитель: Raytek Срок поставки: 5-7 недель RAYCMLTV3M пирометр стационарный

Тип: стационарный инфракрасный датчик температуры. Корпус: М18×1. Диапазон измерения: -20…500 °C. Спектральный диапазон: 8…14 мкм. Оптическое разрешение: 13:1. Выходной сигнал: 0-5 В. Интерфейс: RS 232. Разрешение: 0,1 °C. Температурный диапазон эксплуатации: 0…+70 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 12…24 V DC. Подключение: высокотемпературный кабель, 3 м.

Производитель: Raytek Срок поставки: 5-7 недель OPTCTLT02 пирометр стационарный

Тип: стационарный инфракрасный датчик температуры с внешним блоком электроники. Корпус: М12×1. Диапазон измерения: -50…600 °C. Спектральный диапазон: 8…14 мкм. Оптическое разрешение: 2:1. Выходной сигнал: 4…20/0…20 мA, 0…5/0…10 В, термопары J/K + температура датчика/сигнализация. Интерфейс: опция – USB, RS232, RS485. Разрешение: 0,1 °C. Температурный диапазон эксплуатации: -20…+130 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 8…36 V DC. Подключение: высокотемпературный кабель, 1 м.

Производитель: Optris Срок поставки: 5-7 недель OPTCTLT02CB3 пирометр стационарный

Тип: стационарный инфракрасный датчик температуры с внешним блоком электроники. Корпус: М12×1. Диапазон измерения: -50…600 °C. Спектральный диапазон: 8…14 мкм. Оптическое разрешение: 2:1. Выходной сигнал: 4…20/0…20 мA, 0…5/0…10 В, термопары J/K + температура датчика/сигнализация. Интерфейс: опция – USB, RS232, RS485. Разрешение: 0,1 °C. Температурный диапазон эксплуатации: -20…+130 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 8…36 V DC. Подключение: высокотемпературный кабель, 3 м.

Производитель: Optris Срок поставки: 5-7 недель OPTCTLT15 пирометр стационарный

Тип: стационарный инфракрасный датчик температуры с внешним блоком электроники. Корпус: М12×1. Диапазон измерения: -50…600 °C. Спектральный диапазон: 8…14 мкм. Оптическое разрешение: 15:1. Выходной сигнал: 4…20/0…20 мA, 0…5/0…10 В, термопары J/K + температура датчика/сигнализация. Интерфейс: опция – USB, RS232, RS485. Разрешение: 0,1 °C. Температурный диапазон эксплуатации: -20…+180 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 8…36 V DC. Подключение: высокотемпературный кабель, 1 м.

Производитель: Optris Срок поставки: 5-7 недель RAYCMLTJM пирометр стационарный

Тип: стационарный инфракрасный датчик температуры. Корпус: М18×1. Диапазон измерения: -20…500 °C. Спектральный диапазон: 8…14 мкм. Оптическое разрешение: 13:1. Выходной сигнал: термопара типа J. Интерфейс: RS 232. Разрешение: 0,1 °C. Температурный диапазон эксплуатации: 0…+70 °C. Материал корпуса: нержавеющая сталь. Питание: 12…24 V DC. Подключение: высокотемпературный кабель, 1 м.

Производитель: Raytek Срок поставки: 5-7 недель дополнительная информация

Бесконтактные датчики температуры или инфракрасные пирометры предназначены для измерения температуры без контакта с объектами измерения. Принцип основан на способности тел излучать тепло в инфракрасном диапазоне. Мы поставляем промышленные инфракрасные датчики температуры для применения в условиях производства и для решения задач по автоматизации в промышленности. Бесконтактные датчики температуры могут быть стационарными, то есть для постоянной установки и непрерывного измерения, или ручными портативными, переносными. Широкое распространение в России получили промышленные стационарные пирометры Optris и Raytek. Данные немецкие производители специализируются на разработке и поставке инфракрасных датчиков температуры, как портативных, так и стационарных. Заслуживают внимания так же пирометры IFM Electronic, Banner, Omron и EGE-Elektronik. К выбору приборов следует отнестись максимально серьезно, поскольку существует множество нюансов при бесконтактном измерении температуры. К примеру, в некоторых задачах применение пирометров невозможно или нецелесообразно вследствие высокой погрешности измерений из-за внешних факторов.

Для правильного подбора конфигурации, кроме диапазона измерения, следует учитывать: материал объекта, цвет его поверхности, габариты, расстояние от места установки стационарного пирометра до объекта, температуру в месте установки, наличие запыленности и т.д. Производители бесконтактных датчиков температуры Optris, Raytek, предлагают модели для точного измерения как невысоких температур объектов, так и стационарные пирометры со специальными спектральными диапазонами для металла, стекла при высоких температурах. Кроме задачи по непрерывному измерению, часто требуется сигнализация пороговых значений или детектирование горячих объектов. Решением являются бесконтактные реле температуры IFM Electronic, EGE-Elektronik с дискретными выходными сигналами. Доступны аксессуары для монтажа стационарных пирометров: кронштейны, лазерные прицелы, фитинги с подводом сжатого воздуха для очистки линзы и т.п., а так же интерфейсы для подключения к ПК. Промышленные стационарные пирометры Optris внесены в Госреестр средств измерений и могут при поставке комплектоваться сертификатом первичной поверки. Купить инфракрасные пирометры и бесконтактные реле температуры Optris, Raytek, Omron, Banner, IFM Electronic, EGE-Elektronik с доставкой по всей России Вы можете в нашей компании.

Во время отладки электронных схем иногда возникает необходимость проверки температуры ряда компонентов в схеме. Обычные медицинские термометры здесь не подойдут – здесь нужен бесконтактный инфракрасный термометр. В данной статье мы рассмотрим создание подобного бесконтактного инфракрасного термометра на основе платы Arduino и бесконтактного датчика температуры MLX90614. Но этот датчик можно использовать не только для измерения температуры электронных компонентов, но и для измерения температуры тела, температуры поверхности, температуры воздуха в трубе вентиляции и др.

Изначально этот проект предназначался именно для измерения температуры электронных компонентов, но в связи с разразившейся в этом году пандемией коронавируса резко увеличился спрос на бесконтактные термометры для быстрого измерения температуры человека, поэтому значительно увеличился и интерес радиолюбителей к созданию подобных устройств. Надеемся, наш проект будет не особенно сложным и доступным для сборки даже начинающим радиолюбителям.

Необходимые компоненты

1. Плата Arduino Pro Mini (купить на AliExpress), но можно использовать и Arduino Nano (купить на AliExpress) с небольшими изменениями в проекте.
2. Инфракрасный датчик температуры (Infrared Temperature Sensor) MLX90614 (купить на AliExpress).
3. OLED дисплей SSD1306 (купить на AliExpress).
4. Лазерный диод (купить на AliExpress).
5. Батарейка 9V.
6. Кнопка.
7. Зажим для батарейки.
8. Соединительные провода.

Инфракрасный датчик температуры MLX90614

В настоящее время в электронных схемах широкое применение находят датчики температуры DHT11 и LM35. На нашем сайте вы можете посмотреть следующие примеры использования данных датчиков:

• цифровой термометр на Arduino и датчике температуры LM35;
• измерение температуры и влажности с помощью Arduino и датчика DHT11;
• мониторинг температуры и влажности через Интернет с помощью Arduino;
• логгер данных (температуры, влажности) на SD карту и компьютер с помощью Arduino.

Но в нашем проекте нам нужен совершенно иной датчик температуры, который мог бы определять температуру конкретного объекта (не температуру окружающей среды вокруг него) без непосредственного контакта с ним. Для этой цели могут быть использованы бесконтактные датчики температуры, которые используют лазерное или инфракрасное излучение для определения температуры объекта. К числу подобных датчиков относится и MLX90614, использующий инфракрасную энергию для определения температуры объекта. Внешний вид данного датчика показан на следующем рисунке.

Датчик MLX90614 производится компанией Melexis Microelectronics Integrated system. В своем составе он содержит два устройства: инфракрасный термоэлектрический детектор (обнаруживающий элемент) и вычислительное устройство, построенное на принципах цифровой обработки сигналов. Принцип работы датчика основан на законе Стефана – Больцмана, который говорит о том, что каждое нагретое тело излучает инфракрасную энергию, интенсивность которой прямо пропорционально температуре этого тела. Обнаруживающий элемент датчика измеряет какое количество энергии инфракрасной энергии излучается выбранным объектом, а вычислительный блок конвертирует это значение энергии в значение температуры используя встроенный 17-битный АЦП (аналого-цифровой преобразователь). На выход датчика информация о температуре передается по интерфейсу I2C.

Краткие технические характеристики датчика температуры MLX90614:

• рабочее напряжение: от 3.6V до 5V;
• измеряемый диапазон температур: от -70°C до 382.2°C;
• температура окружающей среды: от -40°C до 125°C;
• точность измерения температуры: 0.02°C.

Более полную информацию о датчике MLX90614 вы можете посмотреть в даташите на него.

Какой должна быть дистанция между датчиком и объектом?

К сожалению, ответ на этот вопрос не содержится напрямую в даташите на датчик MLX90614. Для нашего экземпляра датчика мы экспериментальным путем установили, что его рабочая дистанция определяется его полем зрения, которое для нашего датчика составляет примерно 80°.

Логично предположить, что диапазон работы датчика представляет собой конус с вершиной в датчике как показано на приведенном рисунке. Соответственно, чем дальше мы удаляемся от измеряемого объекта, тем больше увеличивается площадь зоны, в которой он может производить измерения. То есть при удалении от объекта на 1 см радиус зоны работы датчика увеличивается примерно на 2 см. В нашем проекте бесконтактного термометра мы разместили лазерный диод сверху над датчиком температуры MLX90614 чтобы правильно определять в какой точке объекта мы будем измерять температуру. Экспериментально мы обнаружили, что максимальная точность работы датчика обеспечивается на расстояниях до 2 см от измеряемого объекта, а с увеличением расстояния свыше 2 см точность работы датчика начинает падать.

Схема проекта

Схема бесконтактного термометра на основе платы Arduino и датчике температуры MLX90614 представлена на следующем рисунке.

Схема была нарисована с использованием программы Fritzing. Поскольку эта программа не поддерживает датчик MLX90614, мы вместо него на схеме использовали соответствующим образом подписанный прямоугольник, также на схеме мы использовали светодиод красного цвета вместо лазерного диода. Вся схема запитывается от батарейки 9V через кнопку. При нажатии кнопки контакт батарейки подключается к контакту RAW платы Arduino. Это напряжение 9V с помощью встроенного регулятора напряжения платы Arduino преобразуется в стабилизированное напряжение 5V, которое используется для питания OLED дисплея, датчика температуры и лазерного диода.

Если вы будете использовать этот термометр только для измерения температуры человеческого тела или других достаточно крупных объектов, то лазерный диод (он облегчает прицеливание термометра на маленьких объектах) можно из его схемы исключить.

Внешний вид конструкции нашего бесконтактного термометра показан на следующем рисунке.

Если вы раньше не работали с OLED дисплеями, то на нашем сайте вы можете прочитать статью о подключении OLED дисплея SSD1306 к плате Arduino. Приведенную схему можно усовершенствовать, используя отдельную схему для управления лазерным диодом, чтобы сделать лазерный луч более мощным.

Дизайн корпуса для термометра

Мы в нашем проекте для изготовления корпуса нашего бесконтактного термометра использовали 3D принтер. Корпус термометра состоит из двух частей. Верхняя часть термометра содержит все его основные компоненты: плату Arduino, OLED дисплей, датчик температуры и лазерный диод. Нижняя часть термометра представляет собой ручку, в которой размещены батарейка и кнопка включения термометра. Внешний вид корпуса термометра показан на следующем рисунке.

Файлы дизайна для печати компонентов корпуса термометра на 3D принтере вы можете скачать по следующей ссылке: Thermal Gun 3D Model.

3D печать компонентов термометра

Представленная 3D модель затем была сохранена в виде STL файлов и конвертирована в G-code (G-код) с помощью программного обеспечения Cura. Для печати компонентов термометра мы использовали 3D принтер Tevo tarantula. После печати компонентов мы скрепили их вместе с помощью шурупов. Если ваш принтер поддерживает возможность печати корпуса термометра целиком, то тогда ваша задача упрощается.

Напечатанные нами элементы корпуса термометра с размещенными внутри электронными компонентами показаны на следующих рисунках.

Мы решили верхнюю часть корпуса термометра оставить открытой для возможности внесения в нее изменений, но вы можете сделать ее закрытой.

Объяснение программы для Arduino

Полный текст программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко обсудим ее основные фрагменты.

Программа для нашего бесконтактного термометра должна считывать значение температуры с датчика MLX90614 и отображать ее на экране OLED дисплея. К счастью для нас программа будет достаточно простой благодаря специальной библиотеке для работы с датчиком MLX90614, разработанной компанией Adafruit. Эту библиотеку можно скачать по следующей ссылке – Arduino MLX90614 Library.

По этой ссылке вы скачаете библиотеку в виде ZIP архива. После этого вы можете добавить ее в Arduino IDE с помощью команды Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library. Также убедитесь в том, что у вас уже есть библиотеки, необходимые для работы с OLED дисплеем, ссылки для их скачивания есть в этой статье.

Первым делом в программе мы должны подключить необходимые заголовочные файлы. В нашей программе мы будем использовать встроенную в Arduino IDE библиотеку Wire для задействования возможностей протокола I2C, библиотека SparkFunML90614 (ее мы скачали ранее) используется для работы с датчиком температуры. Библиотеки SPI, GFX и SSD1306 используются для взаимодействия по 4-х проводному интерфейсу SPI с модулем OLED дисплея.

Затем мы укажем контакты платы Arduino, к которым подключается OLED дисплей. Поскольку наш OLED дисплей работает по протоколу SPI, мы использовали для его подключения SPI контакты платы Arduino. Конечно, есть OLED дисплеи, которые работают по протоколу I2C, но в нашем проекте I2C контакты платы Arduino заняты датчиком температуры.

Внутри функции void setup() мы инициализируем последовательную связь для целей отладки и инициализируем датчик температуры (объект для работы с ним создан ранее в программе). Мы будем измерять температуру в градусах Цельсия, поэтому для установки режима работы датчика мы использовали параметр TEMP_C. Если же вы хотите измерять температуру в Фаренгейтах, то вам необходимо использовать параметр TEMP_F. Далее мы инициализируем OLED дисплей и очищаем его экран. Также мы используем поворот экрана дисплея на 180 градусов для повышения удобства считывания с него значений температуры.

Внутри функции loop мы считываем значение температуры с датчика MLX90614 и конвертируем ее в строку чтобы отображать ее на экране OLED дисплея. Также мы печатаем это значение в окно монитора последовательной связи для целей отладки. Еще мы инкрементируем значение переменной runner, которая далее будет использоваться для создания небольшой анимации на экране дисплея. Анимация будет производиться при каждом успешном считывании значения температуры с датчика – это поможет нам быстро определить если что то пойдет не так.

Тестирование работы термометра

Когда аппаратная часть проекта будет готова, загрузите программу в плату Arduino Pro Mini. Для этой цели можно использовать TTL programmer или FTDI board. Но если вы в этом проекте будете использовать плату Arduino Nano, то ее можно будет программировать с помощью USB кабеля, подключаемого к компьютеру.

Когда все будет готово, нажмите кнопку – она запустит в работу наш бесконтактный термометр. После этого вы должны увидеть как лазерный луч подсвечивает объект, а на экране OLED дисплея показывается температура этого объекта. Мы с помощью данного термометра проверяли температуру компонентов на печатной плате.

Работа термометра была проверена и на других объектах: паяльник, сопло 3D принтера, кусках льда и т.п. Более подробно работу термометра вы можете посмотреть на видео, приведенном в конце статьи.

Исходный код программы (скетча)

Видео, демонстрирующее работу бесконтактного термометра

1 589 просмотров в Arduino & Pi 4 года назад

Всем привет!

Хочу поделиться длинной историей разработки и заказа платы под данный датчик. Полный цикл DIY-проекта, на простеньком примере.

Для своей домашней пивоварни у меня собрана простенькая В«метеостанцияВ» с выкладкой данных онлайн на различные сервисы. В качестве датчиков использовались популярные DS18B20. Но вот случайно наткнулся на датчики от Silicon Labs, серии Si705X, и захотелось мне попробовать задействовать их. А конкретно Si7051 — цифровой (I2C) датчик к точностью В±0.1В°C и временем конвертации данных с максимальным разрешением 14 бит всего 7 мс (сравните с 750 мс у DS18B20). Не то, чтобы мне нужна была такая точность и скорость на пивоварне, просто захотелось В«пообщатьсяВ» с новым датчиком. 🙂

Датчик был настолько новый, что готовых сборок его обнаружено не было. Дело в том, что в отличии от DS18B20, этот датчик идет в корпусе только для поверхностного монтажа — DFN 3×3 мм. Так даже интереснее было — я получил практику сразу многих вещей, включая пайку такой мелкой детали (обычным паяльником). Сейчас кстати появилась в продаже готовая плата от ClosedCube за $8.95. Когда я начинал, их еще не было. Поэтому делал я все с нуля.

Для начала читаем даташит от Si705X. Смотрим типовую схему включения, всё довольно-таки просто, обвязка минимальна:

Помимо самого датчика надо всего пару резисторов и конденсатор:

Такие же номиналы и типоразмеры 0603 и будем использовать. В«НарисоватьВ» всё это дело я решил на EasyEDA. Бесплатно и ничего кроме браузера не требует. Буквально за 15-20 минут набросал схему, аналогичную тому, что в даташите, только добавил коннектор, стандартный штырьковый. Ах да, еще самой микросхемы датчика в базе данных EasyEDA конечно же не было, надо было создать свой компонент. На DIYModules я нашел символы для Si70xx (там не было именно 7051, но были аналоги с точно такой же распиновкой) и Footprint (размещение контактных площадок на плате) для этого DFN-6 3×3 под Eagle. Удачно импортнул их в EasyEDA и теперь они все там есть. Вот такая схемка получилась:

Дальше разводим плату. Надо заметить, что опыта рисования плат и схем у меня особо нет. Поэтому даже на таком просто примере я больше учусь, если кто заметит ошибки — с радостью приму любую критику, только конструктивно пожалуйста, делалось для себя В«на коленкеВ» без опыта какого-либо, работа у меня с этим не связана. Сначала нарисовал плату, где все компоненты с одной стороны были (хотя плата двухслойная была всё-равно). Потом переделал вот так, вынес пассивные компоненты на другую сторону, чтобы с В«лицевойВ» стороны был только датчик, мне его надо В«приклеитьВ» к поверхности измеряемой. Получилось вот так:

Можно было бы еще компактнее или сенсор на угол сместить.

Плата маленькая 13×12 мм. Поэтому заказать изготовить её у OSHPark получилось ооочень дешево. Смешные $1.15 за 3 платы с доставкой, сделанные в США. Да, у них просто по размеру печатают и в небольшом количестве (от 3 штук) мелкие платы у них выгодно заказывать. Я просто экспортировал Gerber из EasyEDA и загрузил его в OSHPark. Всё принялось на ура и без косяков сразу. Разве что на реальных платах шелк обводки вокруг датчика почему-то не был сделан. Хотя на превью был. Но это фигня. Вот так выглядело превью у них:

На перевернутую подпись C1 не обращайте внимания. Не помню почему так вышло ) Да и пофиг, делалось на скорую руку.

Платы обычной почтой, без трека. А по приходу ко мне получал я их как мелкий пакет с треком RBxxxxxxxxxRU — т. е. наши трек наклеили внутренний, но узнать его до получения пакета я никак не мог. Но получил их в итоге к счастью, извещение принесли. Вот так выглядели платы:

Пока платы готовились и отправлялись, я заказывал компоненты. Сначала поискал по нашим сервисам, типа ChipFind. Что-то на тот момент когда искал, датчики возило всего пару компаний и дорого. Сейчас уже возят нормально, можно найти. Я сначала заказал в Mouser (их российской версии сайта), у которых было заявлено, что в цену В«включенаВ» доставка уже. После прислали счет от российской компании, где сверху была стоимость доставки до моего города еще. Не дорого, но как-то это не хорошо говорить одно, а делать по другому. Поэтому я на них забил и заказал в американском DigiKey. С доставкой через посредника Shipito (давно пользуюсь для всякого-разного, адрес виртуальный в США есть). Датчики у них всего по $1.97 были. Еще взял сразу резисторы Panasonic и конденсаторы Murata, с такими же параметрами, как в даташите от Silicon Labs, по 10 шт (от 10 там цена копеечная получается). Добро это дома было, но нонэйм китайский с Али, решил взять В«брендовыеВ». Ну и в довесок себе еще мелочевки всякой набрал там. Датчики стоили $5.97, но со всем остальным вышло вот так:

Your total cost is $15.61 in U.S. currency, including $4.11 postage.

На следующий день мне пришло от них письмо с вопросом об адресе получателя. Я при покупке честно выбрал что платежный адрес — мой адрес в России, адрес доставки — адрес Shipito в США. Спрашивали что за компания находится по адресу получатели и является ли это компанией-пересыльщиком. Думал приехали, не станут на форвардера отправлять. Тем более при покупке было уведомление, что один или несколько позиций в заказе подлежат экспортному контролю (заказывал там демо-плату с МК еще, она В«мэйд ин ЮСАВ»). Ответил честно, да, адрес — компания Shipito и указал их В«реквизитыВ» с сайта. Те ответили В«окВ» и выслали посылку. 🙂 Через пару дней получил на адрес в Шипито и переслал себе через Shipito Economy Airmail. Еще около $10 вышла доставка в РФ. С таможней/доставкой проблем никаких не было.

Все компоненты в посылке разложены по отдельным пакетикам, некоторые даже в двойных и т. д. Ну осталось дело за малым. Спаять это всё. Компоненты мекие. Вот для сравнения как выглядит один датчик:

Контакты у него не В«выпираютВ» за корпус, но сбоку В«заподлицоВ» слегка заходят, поэтому припаять я смог обычным паяльником недорогим. Центральный пад под чипом — термопад, он всё-равно должен в воздухе болтаться. Кривовато получилось, но всё работает. Вот еще для сравнения размеров фото:

А вот как это дело выглядит в сборе (флюс еще не отмыт на фото, поэтому В«жирнаяВ» плата):

На последней фотке под увеличительным стеклом изображение. Слегка кривовато припаял конечно. Да и фиг с ним, главное, что работает. Это был вообще мой второй в жизни опыт пайки чего-то меньше стандартных штырей коннекторов (header pins). Потренироваться паять SMD, 0603 в т.ч., я взял на Ali вот такую платку за доллар. Не так уж сложно на самом деле, даже с недорогим паяльником с того же Али, только припой и флюс нормальный надо — китайский припой только Mechanic более-менее, остальные даже не берите, ими хрен что спаяешь в принципе. Плату с датчиком я паял Felder’ом, флюс с Китая псевдо-Kingbo RMA-218 (вполне норм). Отмывал бензином В«КалошаВ», потом водой с мылом.

Пока все заказы пришли ко мне домой уже появилась готовая сборка от ClosedCube, о который я писал выше и их простенькая библиотека для Arduino. Я взял Arduino Mini Pro и подрубил к нему. Простенький скетч из примера библиотеки и результат с датчика выдается без проблем:

Самое главное! На плате преобразователь уровней напряжения я не разводил! Датчику нужно питание 3.3В. Не подавайте на него питание от Arduino с 5В. У меня Mini Pro питается от 3.3В источника, работает на 16MHz нормально вполне с таким питанием, поэтому уровни согласовывать мне надо, везде 3.3В.

PS: На Ali можно найти недорогие готовые платки с датчиком Si7021. У него точность температуры В±0.4В°C, зато он еще и влажность измеряет в пределах В±3% RH. Распиновка у него 1 в 1.