使用红外温度传感器制作非接触式红外测温仪

在调试电子电路或测试新硬件设计时，我常会通过触摸来检查电路板上的器件是否异常发热。如果某些东西搞砸了（通常是在第一次尝试中），这些器件可能会达到80°C或更高温度，不仅会烧毁器件，还会烫伤手指。我都不记得被烫伤了多少次了，现在我决定用Arduino和红外线温度传感器来制作属于自己的温度枪。该温度枪将使用一颗名为MLX90614的非接触式温度传感器制作；因此，它不仅可以用于测量元件温度，还可以用于测量体温、表面温度、热通风等等。当然，这些温度测温仪在市场上很容易从Fluke、Flir等着名制造商那里买到。但是它们并不轻巧放在口袋里，最重要的是，自己制作属于自己的小工具才会更加有趣。让我们开始......

所需的材料

● Arduino Pro Mini
● MLX90614红外温度传感器
● OLED显示屏 - SSD1306
● 激光二极管
● 9V电池
● 按钮
● 电池夹
● 连接导线

MLX90614红外测温仪

在继续学习本文之前，了解MLX90614传感器的工作原理非常重要。市场上有许多温度传感器，经常使用的是DHT11传感器和LM35，用于需要测量大气湿度或温度的许多应用。

但是在这里，对于温度枪，我们需要一种能够感知特定物体（不是环境）温度的传感器，并且不会直接与物体接触。为此，我们使用不太常接触到的温度传感器，利用激光或IR红外来计算物体的温度。 MLX90614就是这样一种传感器，它使用红外能量来检测物体的温度。

MLX90614传感器由迈来芯微电子集成系统制造，它内置两个器件，一个是红外热电堆检测器（传感单元），另一个是信号调理DSP器件（计算单元）。它基于Stefan-Boltzmann定律，该定律指出所有物体都发射红外能量，并且该能量的强度将与该物体的温度成正比。传感器中的传感单元测量目标物体发射的IR能量，计算单元使用17位内置ADC将其转换为温度值，并通过I2C通信协议输出数据。传感器测量物体温度和环境温度，以校准物体温度值。 MLX90614传感器的功能如下，有关详细信息，请参阅MLX90614数据手册。

MLX90614主要特点：

● 工作电压：3.6V至5V
● 物体温度范围：-70°C至382.2°C
● 环境温度范围：-40°C至125°C
● 分辨率/准确度：0.02°C

传感器和物体之间的距离应该是多少？

数据手册没有直接回答的一个问题是传感器和物体之间的测量距离。该距离的值由术语视场（FOV）给出，对于我们的传感器，视场大约为80°。

如上所示，您可以将感应范围视为传感器点的圆锥形状。因此，当我们远离测量对象时，感应区域增加了两倍。每1cm的含义我们远离物体移动感应区域增长2cm。在我们的温度枪中，我们在传感器顶部放置了一个激光二极管，以了解传感器当前指向的传感区域。我发现，如果枪指向离物体2厘米处，并且随着我们离开时精度下降，则值是可靠的。

电路原理图

红外测温仪的电路图非常简单。完整的电路如下所示，它是使用Fritzing软件创建的。

由于Fritzing软件不支持MLX90614传感器的部件，我们使用了一个注释来提及其连接如上所示，我们也使用红色LED代替激光二极管。整个电路由9V电池通过按钮供电。按下按钮时，9V电池连接到Arduino的RAW引脚，然后使用板载稳压器将其调节至5V。然后，该5V用于为OLED模块、传感器和激光二极管供电。

设计温度枪套管

为了使项目更有趣和实用，我们为温度枪设计3D模型并打印外壳。设计包括两个部分，一个是作为枪体的顶部，包括Arduino控制器、OLED、传感器和激光二极管。另一个是底部，用作容纳电池和按钮的枪的手柄。此处的“按钮”用作触发器。该模型如下所示。

设计文件可从thingiverse下载；您可以使用3D打印机下载设计并打印一个，也可以根据需要进行修改。下载链接如下：Thermal Gun 3D模型。下载文件后，您可以直接开始3D打印设计，也可以根据您的要求进行一些调整。

3D打印外壳

然后将模型保存为STL文件，并使用Cura将其转换为G代码。我用Tevo塔兰图拉打印机打印两个零件，然后将它们拧在一起。如果打印机支持，也可以将这两个部件打印为单件。我的打印的切片设置如下所示

我花了将近6个小时来打印这两个部件，一旦打印出硬件连接，我就可以直接使用7针和4针Relimate连接器（RMC）将导线直接焊接到Arduino引脚，分别用于传感器和OLED显示器。然后使用螺钉将OLED安装在印刷部件中，同时使用热胶安装传感器和激光二极管。然后，电源引脚（Raw、Gnd）通过导线部分向下连接，手柄部分由按钮和电池组成。然后通过按钮将这些电线连接到电池。组装完成后，温度枪如下所示

编程Arduino温度枪

Arduino程序从MLX90614读取温度值并将其显示在OLED显示屏上。幸运的是，由于Adafruit为我们提供了一个可轻松读取MLX90614数据的库，因此该程序非常简单。该库可以从下面的链接下载：Arduino MLX90614库。

该链接将库作为ZIP文件夹下载。下载后，按照Sketch - > Include Library - > Add .ZIP Library命令将其添加到Arduino IDE，然后浏览该ZIP文件的位置。添加库后，我们可以开始编写程序，可以在本页底部找到该项目的完整程序。这里将以小片段进行解释。

和往常一样，我们在程序中首先添加所需的库文件。这里的Wire库（内置）用于使用I2C协议进行通信，SparkFun ML90614库用于与传感器通信。 SPI、GFX和SSD1306库用于与4线SPI协议通信到OLED显示模块。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

然后，我们定义了OLED连接的引脚。由于该模块与SPI配合使用，因此我们使用了Arduino的SPI引脚。 OLED显示屏也可以使用I2C协议，但我们不能在这里使用I2C，因为I2C引脚已经被温度计传感器占用。

#define OLED_MOSI   9
#define OLED_CLK   10
#define OLED_DC    11
#define OLED_CS    12
#define OLED_RESET 13
Adafruit_SSD1306 display(OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);

在void setup()函数内部，我们初始化用于调试的串行监视器，并使用之前创建的对象therm初始化IR温度传感器。最常用的温度单位是​​摄氏度（摄氏度），因此我们设置了TEMP_C的单位，如果你需要的值是华氏度（F），你也可以将它改为TEMP_F。最后，我们初始化OLED显示屏，然后清除其显示。此外，OLED的屏幕旋转180度，以便于在外壳中安装选项。

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

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

在loop()函数内部，我们从传感器读取温度值并将其转换为String以显示在OLED显示屏中。我们还在串行监视器上打印了该值以进行调试。我们还增加了一个名为runner的变量，每当温度传感器的值成功更新时，它就会在屏幕上产生一个小动画，这将帮助我们知道读数是否因某种原因而被卡住。

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);
  }

测试Arduino温度枪

一旦Arduino代码准备就绪，我们可以使用外部TTL编程器或FTDI板将其上传到我们的硬件，因为pro mini没有板载编程器。然后只需按下按钮即可触发温度枪，您将注意到激光束落在物体上，并且OLED屏幕上显示的物体温度如下图所示。在这里，我用它来测量激光束指向的元件温度。

我们还在烙铁、3D打印机喷嘴、冰块等上测试了温度枪，并且观察到令人满意的结果。希望您喜欢这个项目，并在制作项目时学到了一些有用的东西，如果您有任何疑问请在本帖下面进行回复。

原文链接：https://www.yiboard.com/thread-1200-1-1.html