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调试板子时,尤其是大功率的板子,芯片的温度在一定程度上能反应出板子的状态。如果能及时的发现芯片温度异常过热,就会提前发现问题,降低电路板上其他芯片损坏概率。测量芯片温度,用我们普通的测温仪是不行的,最常用的就是下面这种红外热成像仪。
这种红外热成像仪个头大,很笨重,携带不便,另外就是价格方面,即使是入门版也要上千块,更别说专业的了。今天,我们就分享一个开源的、高度紧凑的袖珍型热像仪/红外测温仪, -40 至 300°C 的测量范围。除了在 768 FIR 像素分辨率下具有 110° 的宽 FOV 外,它还能够实现对应于 ±1.5°C(或近距离 ±0.2°C)的精确红外辐射测量。整个项目成本预计300+。成像仪有三个激光瞄准点,可以确定温度读数位置。三个点的中心是四个 FIR(远红外)像素的平均读数,这在只想知道特定区域温度的精密应用中非常有用。
使用 1000mAh 锂离子聚合物电池,它可以持续很长时间而无需充电。但是,当时机成熟时,您只需插入任何 USB-C 数据线即可在短短几个小时内为其充电。
当获得所需的扫描结果后,可以通过拨动最底部的开关来“截屏”,确认读数。除此之外,还引出许多 GPIO 引脚,可以随意将其集成到自己的设计中。
STM32F413 微控制器,用于信号、传感器通信和图像处理;用于上传和充电的 USB-C 端口;3.3V 稳压器,用于对从 USB 接收的 5V 进行降压;用于安全电池充电和监控的 LiPo 充电器电路;三个激光驱动器 (MOSFET),由 STM32 上的数字 GPIO 引脚驱动;LCD (liquid crystal display) 和用于显示数据的连接器;MLX90640热图像传感器和垂直连接器;BOOT 和 RESET 按钮。对于热成像最核心的传感器,使用的是 MLX90640 。这是一款 24x32 分辨率的图像传感器,主要优点是精度高,价格具有竞争力(整个项目最贵的器件)。虽然可能听起来MLX90640 也不便宜,但其他大多数成像器 IC 价格能达到数百刀,或者即使价格便宜但分辨率非常糟糕。所以,MLX90640 是一个很好的折衷方案!这是用 KiCad 制作的 4 层板。使用的叠层是一个信号顶层、两个接地层和一个电源/信号底层。由于两个接地层位于中间,因此信号/电源层有地方可以“耦合”,从而提供更好的信号完整性。Gerber文件以及bom清单可以在文末下载。
焊接完成:
在将硬件装进3D打印的外壳之前,先把板子插入电脑并通过 USB 上传程序,先确保一切正常。如果一切顺利的话,LCD 应该会显示温度数据。执行此操作的说明可以在文末的编程部分找到。
软件部分,由于这个项目使用了STM32F413,在 STM32CubeIDE 中编写程序是合适的。CubeIDE 是 STM32 的官方开发环境,可对微控制器的每个部分进行完全自定义和控制。
将文末的代码下载到热成像仪里,开机运行,就可以看到自己DIY的热成像仪就成功了!
对这个项目感兴趣的小伙伴,下面的原文链接中有更详细的制作过程,做之前一定要仔细阅读。
原文链接:
https://www.instructables.com/Pocket-Sized-Thermal-Imager-Infrared-Thermometer/
GitHub资料下载:
https://github.com/RoboticWorx/OpenTemp/blob/master
版权所属:RoboticWorx
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