“使用 ESP32 和 MLX90640 傳感器構(gòu)建自己的紅外成像設(shè)備。”

KiCon Asia 2024 將于 2024 年 11 月 15~16 日在深圳舉行，11月14日的線下培訓(xùn)報(bào)名已開(kāi)啟： 海外的小伙伴仍可以在 KiCon 的官網(wǎng)購(gòu)買門(mén)票：

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國(guó)內(nèi)的小伙伴可以在電子發(fā)燒友網(wǎng)站報(bào)名：

https://bbs.elecfans.com/jishu_2455217_1_1.html:29

Made with KiCad 系列將支持新的展示方式。直接將以下鏈接復(fù)制到瀏覽器中(或點(diǎn)擊“閱讀原文”打開(kāi))： https://www.eda.cn/ecadViewer/viewerPage/?xmlId=e8f03805-2659-4765-a14d-531e739efd9e&fileZip=%2Fdata%2Fdesign%2Fdemo%2Fe8f03805-2659-4765-a14d-531e739efd9e.zip 即可動(dòng)態(tài)查看設(shè)計(jì)的原理圖、PCB、3D 及 BOM，查詢?cè)O(shè)計(jì)中器件、走線、焊盤(pán)的屬性詳情。還可以在原理圖中與AI小助手互動(dòng)，幫您更高效地學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)：

概覽 拋棄 X 射線視覺(jué)，熱像儀才是真正的工業(yè)超級(jí)英雄！它們不僅能看到光，還能看到熱，這使它們成為發(fā)現(xiàn)隱藏的能量消耗、精確定位過(guò)熱設(shè)備甚至在黑暗中幫助士兵的大師。它們?cè)诩夹g(shù)維修等行業(yè)中價(jià)值連城，它們像電子獵犬一樣嗅出短路。唯一的缺點(diǎn)是什么？它們的價(jià)格可能有點(diǎn)高。但是技術(shù)總是在不斷發(fā)展，很快，熱視覺(jué)可能和你的手機(jī)相機(jī)一樣普遍！ 在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將通過(guò)使用更便宜的器件制作 DIY 熱像儀。我們考慮過(guò)的更便宜的熱成像傳感器是松下的 AMG8833、Melexis 的 MLX90640 和 MLX90641。盡管 AMG8833 是所有產(chǎn)品中最便宜的，但它的分辨率僅為 8x8，而 MLX90640 的分辨率為 32x24，MLX90641 的分辨率為 16x12。由于 MLX90640 的分辨率是這個(gè)價(jià)格范圍內(nèi)最好的，所以我們選擇它作為 DIY 熱像儀。

下面是裝配完畢的 DIY 熱像儀：

這是主屏幕界面。在主屏幕上，您可以看到熱圖像本身以及最小、最大和中間點(diǎn)溫度以及電池圖標(biāo)。

下圖顯示的是 DIY 紅外熱像儀的設(shè)置屏幕。設(shè)置有 7 個(gè)選項(xiàng)。所選選項(xiàng)將以綠色文字顯示，其他選項(xiàng)則以白色文字顯示。您可以通過(guò)短按中間按鈕來(lái)更改選擇。所選選項(xiàng)的值可通過(guò)向上/+ 或向下/- 按鈕進(jìn)行調(diào)整。

以下是部分熱成像效果圖：

硬件特性

圖像傳感器分辨率 32x24.

傳感器視角 (FoV)：55°x35°

溫度測(cè)量范圍：-40 至 300°C

工作溫度范圍：-40 至 85°C。

可調(diào)刷新率 - 4Hz - 32Hz。

10 種不同的調(diào)色板。

5 種不同的插值模式。

易于使用的圖形用戶界面。

2.4" TFT 顯示屏，分辨率為 320x240。

將熱圖像保存到 SD 卡。

內(nèi)置電池和充電電路。

電路設(shè)計(jì)

我們先討論下電路圖，以便更好地理解。USB Type C 用于充電和編程。USB 端口的電源連接到圍繞 P 溝道 MOSFET U2 和二極管 D1 構(gòu)建的電源路徑控制器電路。當(dāng) USB 電源可用時(shí)，設(shè)備將通過(guò) USB 電源工作，同時(shí)為內(nèi)部電池充電；當(dāng) USB 電源被切斷時(shí)，設(shè)備將自動(dòng)轉(zhuǎn)為電池供電。

在電壓調(diào)節(jié)方面，使用了 Microchip 的 MIC5219 3.3V LDO，它能夠提供高達(dá) 500mA 的電流，滿載時(shí)的壓降非常低，僅為 500mV。MIC5219 的使能引腳連接了一個(gè)帶有上拉電阻器的滑動(dòng)開(kāi)關(guān)。該開(kāi)關(guān)用于打開(kāi)和關(guān)閉紅外熱像儀。當(dāng)該引腳接地時(shí)，LDO 將關(guān)閉，因此除電池充電部分外，設(shè)備的其他部分也將關(guān)閉。

為了給內(nèi)部電池充電，我們使用了 TP4056 充電控制器，其最大充電電流為 1A。為了檢測(cè)電池電壓，我們使用了一個(gè)經(jīng)典的分壓器，它可以將電池電壓降低到安全水平，以便進(jìn)行測(cè)量。

下面是 ESP32 SoC 、編程電路及 MLX90640 遠(yuǎn)紅外熱傳感器陣列。編程電路由 CH340K USB 至 UART 控制器和 ON Semi 的 2N7002DW 雙 N - N 溝道 MOSFET 組成。選擇 CH340K 是因?yàn)樗w積小、成本低。MOSFET 將充當(dāng) ESP32 的自動(dòng)復(fù)位電路，從而無(wú)需在編程過(guò)程中進(jìn)行手動(dòng)休眠或啟動(dòng)選擇。盡管自動(dòng)復(fù)位工作完美無(wú)瑕，我們還是添加了啟動(dòng)和復(fù)位按鈕，以防萬(wàn)一。圍繞 ESP32 的電路是標(biāo)準(zhǔn)的，只有旁路電容和上拉電阻。

至于圖像傳感器，我們決定將其直接焊接到 PCB 上，以使整個(gè)設(shè)備更加緊湊。傳感器通過(guò) I2C 與 SoC 連接，只有 4 個(gè)引腳，包括電源和地線。如果我們想使用圖像傳感器模塊來(lái)代替將傳感器焊接到 PCB 上，或者想添加其他 I2C 設(shè)備，可以使用添加到 PCB 上的 I2C 連接器。

最后一部分是 TFT 顯示屏、導(dǎo)航按鈕和 Micro SD 插槽。顯示屏采用 2.4 英寸 TFT 顯示屏，分辨率為 320x240。顯示屏使用了一個(gè) ILI9341 驅(qū)動(dòng)芯片。它通過(guò) SPI 與 ESP32 連接，支持高達(dá) 65MHz 的 SPI 速度。顯示器直接焊接在 PCB 上。在背光控制方面，我們使用了一個(gè) S8050 晶體管。我們可以使用 PWM 信號(hào)控制背光亮度。顯示器連接到 ESP32 的 VSPI 接口，而 Micro SD 插槽則連接到 HSPI 接口。這將確保在需要時(shí)，ESP32 可以同時(shí)訪問(wèn)或控制顯示屏和 SD 卡。

3D 打印部件

裝配完成后：

原理圖 & PCB

License

NA

倉(cāng)庫(kù) & 下載

可以在Github中獲取開(kāi)源倉(cāng)庫(kù)：

https://github.com/Circuit-Digest/MLX90640-Thermal-Camera

Baidu 下載：

內(nèi)容引用自 Circuit-Digest。

注意：如果想第一時(shí)間收到 KiCad 內(nèi)容推送，請(qǐng)點(diǎn)擊下方的名片，按關(guān)注，再設(shè)為星標(biāo)。

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審核編輯 黃宇