Cảm Biến Nhiệt độ Hồng Ngoại Không Tiếp Xúc Là Gì? Nguyên Lý, ứng ...

Như chúng ta đã biết các loại cảm biến nhiệt độ thông thường như: LM35, DS18B20, DHT11, DHT22,… là loại cảm biến tiếp xúc vì chúng đo nhiệt độ bằng cách tiếp xúc với đối tượng có nhiệt độ được đo. Hôm nay mình sẽ cùng tìm hiểu về một loại cảm biến đo nhiệt độ không cần tiếp xúc với vật cần đo với độ chính xác và ổn định cao.

Mục lục:

• Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc là gì?

• Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc?
  • Thông số kỹ thuật
• Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc
• Hướng dẫn làm bộ đo nhiệt độ cơ thể không tiếp xúc tự động với Arduino
  • Sơ đồ kết nối dự án:
  • Nguyên lý hoạt động của dự án
  • Code tham khảo

1. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc là gì?

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc là cảm biến đo nhiệt độ không tiếp xúc dựa trên nguyên lý phát ra và nhận về các chùm tia hồng ngoại vào vật cần đo nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại sẽ tính toán năng lượng phát ra và năng lượng thu về của chùm tia hồng ngoại để cho ra giá nhiệt độ tương ứng. Bất kể một vật nào có nhiệt độ trên -273 độ C (0 độ K) đều phát ra bức xạ hồng ngoại. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại sẽ đo mức năng lượng của vật, từ đó sẽ tính toán ra nhiệt độ của vật cần đo.

2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc

Hồng ngoại là sóng có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến (ánh sáng có thể nhìn thấy được). Mắt người bình thường có thể thấy ánh sáng có bước sóng khoảng từ 0.36µm tới 0.72µm. Phần hồng ngoại của phổ kéo dài bước sóng từ 0,7µm đến 1000µm. Trong dải sóng này, chỉ các tần số từ 0.7µm đến 20µm được sử dụng để đo nhiệt độ thực tế hàng ngày. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại sẽ phát ra theo đường thẳng đến bề mặt của vật và nhận về các chùm tia phản xạ mang năng lượng để tính toán nhiệt độ cần đo.

Ở bài viết này chúng ta chủ yếu tìm hiểu về cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc GY-906 MLX90614. Hiện Nshop đang có bán 2 loại là GY-906-BAA và GY-906-BCC

Thông số kỹ thuật của cảm biến:

• Điện áp hoạt động: 3.3 ~ 5VDC
• Phạm vi đo nhiệt độ rộng:
• Nhiệt độ cảm biến: -40 ~ 125 độ C (nhiệt độ môi trường xung quanh cảm biến)
• Nhiệt độ vật thể đo: -70 ~ 380 độ C (nhiệt độ bề mặt của vật thể mà cảm biến hướng vào)
• Độ chính xác cao: độ phân giải đo 0.02 độ C
• Giao diện kỹ thuật số tương thích SMBus
• Đầu ra PWM có thể tùy chỉnh để đọc liên tục
• Có tích hợp chế độ ngủ giúp giảm tiêu thụ điện năng

Điểm khác nhau của 2 loại cảm biến GY-906-BAA và GY-906-BCC là khoảng cách đo. Cảm biến GY-906-BAA khoảng cách đo tối đa là 2cm, cảm biến GY-906-BCC là 10cm. Từ đó các bạn có thể chọn loại cảm biến phù hợp với dự án của mình.

3. Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc

Nhờ vào tính năng đo nhiệt độ không cần tiếp xúc với vật thể đo và độ chính xác cũng như độ ổn định cao mà cảm biến được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống như:

• Kiểm soát nhiệt độ công nghiệp của các bộ phận chuyển động
• Kiểm soát nhiệt độ máy in và máy photocopy
• Giám sát chăn nuôi
• Phát hiện chuyển động
• Chăm sóc sức khỏe
• Relay nhiệt / cảnh báo nhiệt độ
• Đo nhiệt độ cơ thể

4. Hướng dẫn làm bộ đo nhiệt độ cơ thể không tiếp xúc tự động với Arduino

Trong dự án này chúng tôi sẽ làm bộ đo nhiệt độ cơ thể người tự động đóng mở cửa, sử dụng cảm biến MLX90614 GY-906-BCC với màn hình Oled để hiển thị nhiệt độ, module mp3 để phát âm thanh, cảm biến siêu âm US-016 để đo khoảng cách, arduino nano được sử dụng làm bộ điều khiển.

Thư viện cần có:

https://github.com/adafruit/Adafruit-MLX90614-Library

https://drive.google.com/drive/folders/1FRZ3EYrNu_5EBg5XgqEbQr1HRxeKnT2z?usp=sharing

https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306

Các bạn có thể mua linh kiện ở đây:

• Arduino Nano V3.0 ATmega328P (Không kèm dây cáp USB)
• Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc GY-906 MX90614
• Màn Hình LCD Oled 0.96 Inch Giao Tiếp I2C (White)
• Cảm biến siêu âm US-016
• Module phát âm thanh MP3 JQ6500
• Module 1 Relay Với Opto Cách Ly Kích H/L (5VDC)
• Khóa Chốt Điện Từ LY-03 12VDC

Sơ đồ kết nối dự án:

Nguyên lý hoạt động của dự án:

Ở trạng thái bình thường cửa sẽ luôn đóng, khi một người muốn đi vào phải kiểm tra thân nhiệt. Người đó phải đưa trán vào vị trí đo của cảm biến, khoảng cách đo là nhỏ hơn 10cm, nếu nằm ngoài khoảng cách đó màn hình sẽ báo: “Vui lòng đứng gần lại”. K-C: là khoảng cách từ cảm biến đến vật cần đo, M-T: là nhiệt độ môi trường hiện tại.

Khi người đó đã đưa đúng vào vị trí màn hình sẽ báo “Vui lòng giữ 5 giây” để kiếm tra nhiệt độ.

Sau 5 giây màn hình sẽ hiện nhiệt độ của bạn.

Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 37.5 độ C cửa sẽ mở 5 giây đồng thời module mp3 sẽ báo “Xin mời vào”, sau 5 giây cửa sẽ tự động đóng. Ngược lại, nếu nhiệt độ lớn hơn 37.5 độ C cửa sẽ vẫn đóng, module mp3 sẽ thông báo “bạn đã bị sốt, vui lòng kiểm tra sức khỏe của bạn”.

Lưu ý: File âm thanh báo có thể thay đổi tùy ý theo cách của bạn, bạn có thể tham khảo cách tạo file mp3 và nạp file mp3 vào module tại đây. Các bạn có thể làm thêm báo nhiệt độ đo được qua module mp3, ở ví dụ này thì mình chưa làm.

Code tham khảo:

https://drive.google.com/drive/folders/1gnc5RRYJ6-vgPTQrvFl-TXBKtDoCfwT6?usp=sharing

Qua bài viết này chúng ta đã hiểu thêm về cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc, từ đó có thể tự làm một bộ đo thân nhiệt cảnh báo nhiệt độ cao trong mùa covid này.