Пирометр – это бесконтактный измеритель температуры объектов. Принцип его работы основывается на том, что все тела при нагревании излучают волны в ИК и световом диапазоне, интенсивность этого излучения и регистрирует прибор соотнося с температурой, для которой свойственно это излучение.
Аналогично работают тепловизоры.
Выделяют оптические, радиационные и спектральные виды пирометров. Оптический способ подходит для тел, нагретых для очень высоких температур, тогда их цвет можно сравнить с эталонами. Аналогично работают спектральные (сравнивают полученный результат с эталонами в разных спектрах).
В бытовых пирометрах (в том числе и в медицинских ИК-термометрах) чаще всего используются радиационные датчики, измеряющие мощность излучения от тела в ИК-диапазоне.
В каких случаях будет полезен пирометр
Ввиду того, что измерение температуры с помощью пирометров происходит очень быстро и без контакта с объектом, то сфер применения таких приборов масса:
1.Промышленное производство, связанное с высокими температурами, где классические контактные датчики могут просто расплавиться или их применение не оправдано технически (сталелитейное производство, теплоэнергетика, железнодорожные работы и т.п.);
2.Системы пожаротушения и безопасности (в датчиках возгорания и др.);
3.Строительные технологии (например, измерение теплопотерь);
4.В быту (температура тела, пищи в процессе приготовления);
5.Исследовательские лаборатории и медицинские учреждения;
6.И т.д.
Устройство пирометра и типовые реализации
Сразу стоит обозначить, что, если вам нужен точный пирометр для узких задач, лучше купить готовую модель, подходящую для ваших целей и протестировать его в работе на эталонах.
Если задача "поиграться", то можно даже купить специальные модули для смартфонов (например, приставки Seek Thermal, подключаемые через USB-разъем), они сделают из вашего телефона настоящий тепловизор.
Но если вам нужно специфичное устройство, спроектированное с нуля и собранное своими руками, то этот материал для вас.
Производители радиодеталей предоставляют большое количество сенсоров, детектирующих уровень излучения в ИК-диапазоне. Это такие датчики температуры как:
1.PIR-D203S;
2.Ira-e710st1;
3.ФТ-3 (подойдет только для сильно разогретых объектов);
4.IRA-E500;
5.RE200B;
6.И другие.
Все они имеют определенные границы и точность измерения, требуют специальных условий включения в схему.
Основная проблема – правильная калибровка (соотнесение сигнала с датчика с уровнем реальной температуры тела) и отображение результата.
Пирометр своими руками
Наиболее точный и универсальный в плане применения способ – реализация пирометра на программируемых микроконтроллерах, таких как Arduino.
Ниже будет рассмотрен пример на датчике MLX90614 (диапазон измерения от -70 до +382 °C) и Arduino Nano.
Все что понадобится:
1.Arduino Nano;
2.MLX90614-BCI (приставка BCI означает исполнение с узконаправленным датчиком);
3.2 резистора по 4,7 кОм;
4.Дисплей Nokia 5110;
5.Аккумуляторы или батареи питания;
6.Кнопка или выключатель.
Сборка:
1.Прошивается микросхема
2.Датчик подключается к плате через 2 резистора (схема ниже);
3.Подключается дисплей;
4.Батарея.
Схема подключения датчика.
Рис. 1. Схема подключения датчика
Дисплей Nokia так:
- 7 пин – SCLK;
- 6 пин – DIN;
- 5 пин - D/C;
- 4 пин – CS;
- 3 пин – RST.
В цепь питания включается выключатель.
Устройство в готовом собранном виде может выглядеть, например, так.
Рис. 2. Устройство в готовом собранном вид
Самый ответственный шаг – прошивка.
Все необходимые файлы (в том числе и драйвера для LCD дисплея от Нокии) можно скачать с открытого проекта на GitHub здесь - https://github.com/cxemnet/Arduino_IR_Temp
В листинге команд для Arduino примечания на английском и русском языках. При необходимости может быть изменена логика работы или используемые выводы платы.
Автор: RadioRadar