大家好，歡迎回來(lái)。TempGun Pro是一款手持開源紅外溫度采集槍，由ESP32 C6 1.47顯示器和定制電路供電。

這個(gè)項(xiàng)目背后的目的很簡(jiǎn)單。在使用電子設(shè)備和3D打印時(shí)，我需要一個(gè)溫度計(jì)來(lái)測(cè)量不同的東西。我已經(jīng)有了一個(gè)Fluke溫度槍，但當(dāng)它停止工作時(shí)，我需要一個(gè)緊急的替代品，一個(gè)更便宜但性能幾乎一樣好的東西。

最好的部分是它很容易建造。我重用了我之前的Medic Mini項(xiàng)目，一個(gè)帶有屏幕、按鈕和電池電路的ESP32C6開發(fā)板。我只是在GPIO引腳上添加了一個(gè)MLX90614紅外溫度傳感器，寫了一個(gè)快速代碼，做了一個(gè)外殼，項(xiàng)目就準(zhǔn)備好了。

本文通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的步驟引導(dǎo)您完成這個(gè)過(guò)程。

材料要求

這些是這個(gè)項(xiàng)目中使用的材料：

?Medic迷你定制PCB(由PCBWAY提供)

?Waveshare ESP32-C6 1.47英寸LCD開發(fā)模塊

?MLX90614紅外溫度傳感器

?IP5306

?10uf電容器

?按鈕4x4尺寸

?按鈕6x6尺寸

?連接電線

?3D打印的部分

?uh SMD電感器

?10 k電阻

?3.7V 600mAh鋰電池

?M2螺絲

Medic Mini主板

我們通過(guò)重復(fù)使用Medic Mini主板構(gòu)建了TempGun Pro，只進(jìn)行了一些小的修改和添加。簡(jiǎn)而言之，Medic Mini是一款手持自我診斷工具，由ESP32 - C6和1.47英寸Waveshare顯示屏驅(qū)動(dòng)，全部封裝在定制PCB和3D打印外殼中。它有三個(gè)觸覺按鈕，可以指導(dǎo)用戶進(jìn)行癥狀檢查，并提供快速建議，而不需要應(yīng)用程序或互聯(lián)網(wǎng)。

界面很簡(jiǎn)單：每次一個(gè)癥狀，回答是，否，或不確定。根據(jù)這些輸入，該設(shè)備提供了一個(gè)基本的診斷建議，使健康檢查快速和方便。

我把Medic Mini設(shè)計(jì)成一個(gè)緊湊、獨(dú)立的工具，它易于使用，完全是從零開始構(gòu)建的，將硬件、邏輯和設(shè)計(jì)整合到一個(gè)項(xiàng)目中。

MLX90614

MLX90614是由Melexis公司開發(fā)的數(shù)字紅外溫度計(jì)傳感器。與需要物理接觸的傳統(tǒng)傳感器不同，它可以探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換為溫度讀數(shù)。這使其成為手持式溫度計(jì)、工業(yè)監(jiān)控甚至醫(yī)療設(shè)備等應(yīng)用的理想選擇。

它是一個(gè)3.3V的設(shè)備，使用I2C進(jìn)行通信。

MLX90614采用黑體輻射原理。每個(gè)物體發(fā)射的紅外能量與其溫度成正比。傳感器的熱電堆探測(cè)器捕獲這種輻射，內(nèi)部信號(hào)處理器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度值。

PCB設(shè)計(jì)

這是Medic Mini PCB設(shè)計(jì)的原理圖，分為兩個(gè)主要部分。首先，我們圍繞Waveshare ESP32-C6開發(fā)板構(gòu)建了原理圖，該開發(fā)板連接到三個(gè)觸覺按鈕以供用戶輸入。這些按鈕連接到GPIO9， GPIO18和GPIO19，每個(gè)開關(guān)也連接到GND。當(dāng)按下按鈕時(shí)，相應(yīng)的GPIO引腳被拉低，注冊(cè)一個(gè)有效的輸入。我們稍后將使用GPIO18作為溫度讀取按鈕!并將使用GPIO4和GPIO5作為I2C引腳。

第二部分處理電力輸送。我們使用IP5306電源管理IC，它將鋰離子電池的3.7V提升到2A時(shí)穩(wěn)定的5V，足以可靠地為ESP32板和顯示器供電。該模塊還包括充電狀態(tài)LED;充電時(shí)它會(huì)閃爍，電池充滿后它就會(huì)保持穩(wěn)定。內(nèi)置功能，如過(guò)充電保護(hù)，低電池切斷，和完全充電切斷有助于延長(zhǎng)電池壽命，防止損壞不安全的電壓水平。

使用CAD模型的尺寸，我們準(zhǔn)備了PCB輪廓，然后將按鈕放置在設(shè)計(jì)中指定的安裝位置。我們對(duì)Waveshare ESP32板、Type-C端口和安裝孔做了同樣的處理。剩下的組件放置在我們找到足夠空間的地方，然后我們連接軌道并最終確定電路板。

在完成PCB設(shè)計(jì)后，我們導(dǎo)出Gerber數(shù)據(jù)并與PCB制造商共享以制作樣品。

PCBWAY

一旦電路板設(shè)計(jì)完成，我選擇了一個(gè)紫色的錫掩膜與白色絲網(wǎng)，并將Gerber文件上傳到PCBWay的報(bào)價(jià)頁(yè)面進(jìn)行制造。

雖然我通常使用白色或黑色阻焊罩，但這次我決定嘗試PCBWay的紫色選項(xiàng)，只是為了改變。訂單下得很順利，pcb在一周內(nèi)就到了。

質(zhì)量非常好——干凈的表面，鋒利的絲印，一切都與設(shè)計(jì)完美匹配。

在過(guò)去的十年中，PCBWay通過(guò)提供出色的PCB制造和組裝服務(wù)而脫穎而出，成為全球無(wú)數(shù)工程師和設(shè)計(jì)師值得信賴的合作伙伴。

此外，PCBWay正在組織第八屆PCBWay項(xiàng)目設(shè)計(jì)大賽，這是一個(gè)全球性的活動(dòng)，邀請(qǐng)制造商，工程師和創(chuàng)新者展示他們最具創(chuàng)意的建筑。在電子，機(jī)械和AIoT類別中，這是一個(gè)分享您的工作，與社區(qū)聯(lián)系并爭(zhēng)奪令人興奮的獎(jiǎng)品的絕佳機(jī)會(huì)。

Medic迷你PCB編輯

對(duì)于這個(gè)構(gòu)建，我們重用了Medic Mini電路，但修改了按鈕布局。

?連接GPIO9和GPIO19的觸覺按鈕被移除，因?yàn)樗鼈儾恍枰?

?連接到GPIO18的中心按鈕被保留下來(lái)，并被重新用作溫度觸發(fā)按鈕。

溫度傳感器接線

在布線方面，我們使用四根連接線。

ESP32C6 (SDA和SCL)的GPIO4和GPIO5連接到MLX90614傳感器的I2C引腳。

VCC接3.3V引腳，GND接地。

這樣就完成了傳感器供電和與Medic Mini板通信所需的基本四線設(shè)置。

代碼

這是我們?yōu)門empGun Pro準(zhǔn)備的代碼，它很簡(jiǎn)單;讓我解釋一下。

首先，我們使用以下三個(gè)庫(kù)。

Arduino GFX處理在Waveshare ST7789顯示器上繪制圖形;Wire庫(kù)處理I2C通信，Adafruit MLX90614提供處理溫度傳感器的功能。

現(xiàn)在我們添加引腳定義。

本節(jié)定義了Waveshare顯示器、MLX傳感器I2C引腳和按鈕引腳的引腳。

使用上述部分，我們基本上創(chuàng)建了全局對(duì)象，其中包括MLX90614傳感器對(duì)象、SPI總線和ST7789顯示對(duì)象。

本節(jié)定義了三種狀態(tài)：就緒、測(cè)量和顯示結(jié)果。這保持了代碼的組織性，避免了混亂的邏輯。

因?yàn)槲覀冊(cè)谶@個(gè)項(xiàng)目中使用一個(gè)按鈕，所以我們必須使用脫扣邏輯，這可以防止錯(cuò)誤觸發(fā)并確保只按一次干凈的按鈕。

接下來(lái)我們添加了一些繪圖功能;這些函數(shù)包括drawreadysscreen()、drawmeasuuringscreen()、drawResultScreen()和drawSensorErrorScreen()。

在設(shè)置功能中，串行與I2C，傳感器，顯示器和按鈕一起初始化。

如果沒有找到傳感器，將在屏幕上看到錯(cuò)誤，并且溫度槍將停止工作。

這個(gè)循環(huán)做三件事。它檢查按鈕是否按下，如果按下，它從準(zhǔn)備到測(cè)量。在測(cè)量中，它等待500ms，然后讀取溫度并顯示它。在Display Result中，讀數(shù)在屏幕上停留5秒，然后返回Ready并重復(fù)。

外殼設(shè)計(jì)

使用我們最初的Medic Mini的設(shè)計(jì)，我們保留了整體的想法，但簡(jiǎn)化了前面。這三個(gè)按鈕被移除，取而代之的是一個(gè)橢圓形的按鈕，這個(gè)按鈕帶有一個(gè)執(zhí)行器，可以按下連接到GPIO18的開關(guān)。前面的外殼幾乎保持不變，而后面的外殼完全重新設(shè)計(jì)。增加了一個(gè)圓形部分來(lái)固定溫度傳感器，并使設(shè)備具有類似溫度槍的設(shè)計(jì)。

總體而言，構(gòu)建包括一個(gè)前后外殼，以及兩個(gè)開關(guān)執(zhí)行器，一個(gè)用于溫度讀數(shù)，一個(gè)用于電源開/關(guān)。

兩個(gè)外殼都是在Anycubic Kobra S1上用高速PLA打印的，而開關(guān)執(zhí)行器則是用透明PLA打印的。

裝配過(guò)程

?我們通過(guò)將MLX90614傳感器添加到后外殼的位置來(lái)開始組裝過(guò)程，然后使用熱熔膠將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?

?接下來(lái)，在前面的外殼中，我們添加開關(guān)執(zhí)行器的位置。

?然后將主電路翻轉(zhuǎn)并放置在前外殼的插槽中，用兩個(gè)M2螺釘固定。

?電源開/關(guān)按鈕的開關(guān)執(zhí)行器放在后框的相應(yīng)位置，然后將前后框連接在一起，關(guān)閉設(shè)備。

?最后，使用四周設(shè)計(jì)提供的四個(gè)安裝孔，我們插入M2螺釘來(lái)固定前后外殼，完成組裝過(guò)程。

測(cè)試

為了測(cè)試，我們從一杯冷的可樂開始，測(cè)量它的外表面;讀數(shù)為15.1°C。

接下來(lái)，在熱測(cè)試中，我們煮了一些黑咖啡，并從同樣的距離測(cè)量了杯子的外表面，結(jié)果是44.2°C。

有了TempGun Pro，我們可以測(cè)量各種日常用品。MLX90614傳感器在近距離下工作效果最好，理想測(cè)量距離為2-5厘米。

對(duì)于更遠(yuǎn)距離的測(cè)量，該裝置可以升級(jí)到MLX90640，它提供了更廣泛的熱檢測(cè)能力。

結(jié)論

TempGun Pro是一款便攜式電池供電的溫度槍，易于攜帶，并提供準(zhǔn)確的近距離讀數(shù)。它覆蓋范圍從-70?°C到+380?°C，公差約為±0.5?°C，使其在日常使用中可靠。

我現(xiàn)在用它來(lái)檢查電子設(shè)備、3D打印機(jī)床和其他部件，當(dāng)我的Fluke出去修理時(shí)，這是一個(gè)完美的選擇。

本文編譯自hackster.io