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[项目] 用Arduino制作一个可穿戴的测温装置

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【项目源起】
       今年的新冠疫情,着实给人类造成了灾难。为了应对这场疫情,人们想出了各种办法。其中智能测温AR眼镜现身杭州西溪湿地洪园景区,这款眼镜只需看一眼,便知眼前游客的体温。炫酷的外形,仿佛让保安们变身“金牌特工”,为景区增加了一道“黑科技”风景线……同时也激发了我制作的冲动。

【项目展示】
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【功能简介】
          这个测温装置的功能相对简单,其特点主要为以下三点:
        (1)非接触式测温:装置使用非接触式红外温度传感器,无需接触被测者即可测得体温。
        (2)可穿戴式工作:装置安装在眼镜上,可随身携带,在行进过程实时监察周遍人体温度。
        (3)异常数据存储:装置对于测得的异常数据进行存储,并可以进行数据回看。

【硬件材料】
1 DFRduino Nano 3.0(Arduino Nano) 1
2 TS01非接触式红外温度传感器(0-3V) 1
3 Gravity I2C OLED-2864 显示屏 1
4 数字蜂鸣器模块(Arduino兼容) 1
5 7.4V可充电锂电池 1
6 拨码开关 1
7 杜邦线 若干
8 热缩管 若干
9 M3螺丝 若干

【制作过程】
1.项目设计
       本作品的设计:通过非接触红外温度传感器测量人体温度,发现异常数据报警并存储。在装置异常数据达到4条后,进行数据回放。可穿戴式工作,这里我参考了谷歌眼镜的设计,将装置设计在眼镜上,当然我们这里并没有谷歌眼镜的投影反射设计,而是直接通过OLED屏显示数据。
功能设计.jpg
2.结构设计
        值得一提的是,本次结构设计我使用了AutoDesk的Fusion 360进行建模,也是我第一次使用该软件。相比专业的建模软件solidworks,Fusion 360在一些简单的建模方面有上手快,难度小,模板多,共享度高等特点。最关键的就是它对教育行业的学生和老师可以免费试用3年,特别适合我这种喜欢上来就撸,不用前期学习过多建模知识的用户。可以说Fusion 360完全称的上是一款创客必备建模利器。
     
(1)OLED屏结构设计
       OLED的屏幕用于数据显示,由于人眼的焦距范围是25mm-50mm左右,如果直接把OLED直接放到自己的眼前,那样就跟把脸凑到电视前看一样,即便看的到上面的字,那也会挡住自己的视野,所以最理想的方案就是参考谷歌眼镜的微型投影加半透棱镜的方法(如图6所示)。但是,由于此次使用测温模块的体积较大,占用了投影的通道,因此我在这里采用了直接显示的方法。
谷歌.jpg 拷贝.jpg
       为了尽可能减少聚焦不实的情况,我们将屏幕设计成转轴的方式,可以自行调整屏幕与眼的角度,从而满足聚焦的目的。由于显示屏并非透明,所以前方的视线总会有部分遮挡,实测总体来说不影响行走。
图片7.png
(2)主控、传感器结构设计
       本作品中主控使用了Nano主控,做为Arduino系列中的微型产品,其完善的功能和迷你的体积,使其在对尺寸有要求的项目设计中有独特的优势。主控、传感器结构设计如图8所示。
图片8.png
       由于OLED屏幕距离主控相对来说位于远端,考虑与主控的数据连线,我们在传感器安装位置旁边留下了一个数据线孔,如图9所示。主控传感器结构体后部预留蜂鸣器安装孔和锂电池充电口。
图9.png
(3)顶板结构设计
     顶板留有一个拨码开关的孔如图10所示。
图片10.png
3.电路连线
       装置电路连接如图11所示。红外测温模块接主控A2口,蜂鸣器接主控D4口,OLED屏幕的SDA口接主控的A4口,OLED屏幕的SCL口接主控的A5口。
电路 拷贝.jpg
4.相关设置
       本次编程使用的是图形化编程软件MIND+,主控使用Nano,传感器使用的是非接触式红外测温传感器,显示器使用OLED 12864。因此,我们在编写程序前先添加以上拓展指令模块。
图片14.png
6.设备组装
温度检测端组装:
第一步:取出打印好的屏幕安装外壳和OLED屏幕,将OLED屏的一段数据连线剪开,如下图所示。
安装1.jpg

安装2.jpg

安装3.jpg

安装4.jpg

安装5.jpg

安装6.jpg

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7.运行测试
        虽然此次作品功能简单,但在最后上顶盖之前最好做一个上电测试,避免一些不必要的麻烦。
测试1.jpg 记录异常.jpg 数据回放.jpg
8.改进与提升
       本作品使用了TS01非接触式红外温度传感器,所以导致了测温装置偏重,佩戴上略显得不适,后续可以改用其它的非接触式红外温度传感器;另外数据的读取是直接读取,后续可以改成谷歌眼镜的半投影的方式;显示的屏幕本来是想用哈士奇视觉识别摄像头方式来人脸识别,同时在哈士奇屏幕上显示测温的数据,但目前哈士奇尚不支持此功能。期待后续的改版。

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模型

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代码

gray6666  初级技神

发表于 2020-4-5 12:31:25

期待有同款宝贝
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wangyirun  初级技匠

发表于 2020-4-6 08:52:49

厉害,精确度怎么样?
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hnyzcj  版主
 楼主|

发表于 2020-4-6 11:46:42

wangyirun 发表于 2020-4-6 08:52
厉害,精确度怎么样?

精度还可以的。
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wangyirun  初级技匠

发表于 2020-4-6 17:17:42

hnyzcj 发表于 2020-4-6 11:46
精度还可以的。

好啊,给警察蜀黍装备一个~
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txm派瑞深山锹  高级技师

发表于 2020-4-7 08:21:24

少了个充电保护板
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hnyzcj  版主
 楼主|

发表于 2020-4-7 10:21:35


不需要,我的锂电池接是飞控的锂电,有充电接头,所以没有必要接充电保护板。
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且听风吟丶  学徒

发表于 2020-6-26 21:13:19

期待我也能做出来
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