构建一款开源温度枪，由定制的ESP32 C6开发板与MLX90614红外温度传感器配对驱动

大家好，欢迎回来。TempGun Pro是一款手持开源红外温度采集枪，由ESP32 C6 1.47显示器和定制电路供电。

这个项目背后的目的很简单。在使用电子设备和3D打印时，我需要一个温度计来测量不同的东西。我已经有了一个Fluke温度枪，但当它停止工作时，我需要一个紧急的替代品，一个更便宜但性能几乎一样好的东西。

最好的部分是它很容易建造。我重用了我之前的Medic Mini项目，一个带有屏幕、按钮和电池电路的ESP32C6开发板。我只是在GPIO引脚上添加了一个MLX90614红外温度传感器，写了一个快速代码，做了一个外壳，项目就准备好了。

本文通过几个简单的步骤引导您完成这个过程。

材料要求

这些是这个项目中使用的材料：

•Medic迷你定制PCB(由PCBWAY提供)

•Waveshare ESP32-C6 1.47英寸LCD开发模块

•MLX90614红外温度传感器

•IP5306

•10uf电容器

•按钮4x4尺寸

•按钮6x6尺寸

•连接电线

•3D打印的部分

•uh SMD电感器

•10 k电阻

•3.7V 600mAh锂电池

•M2螺丝

Medic Mini主板

我们通过重复使用Medic Mini主板构建了TempGun Pro，只进行了一些小的修改和添加。简而言之，Medic Mini是一款手持自我诊断工具，由ESP32 - C6和1.47英寸Waveshare显示屏驱动，全部封装在定制PCB和3D打印外壳中。它有三个触觉按钮，可以指导用户进行症状检查，并提供快速建议，而不需要应用程序或互联网。

界面很简单：每次一个症状，回答是，否，或不确定。根据这些输入，该设备提供了一个基本的诊断建议，使健康检查快速和方便。

我把Medic Mini设计成一个紧凑、独立的工具，它易于使用，完全是从零开始构建的，将硬件、逻辑和设计整合到一个项目中。

MLX90614

MLX90614是由Melexis公司开发的数字红外温度计传感器。与需要物理接触的传统传感器不同，它可以探测物体发出的红外辐射，并将其转换为温度读数。这使其成为手持式温度计、工业监控甚至医疗设备等应用的理想选择。

它是一个3.3V的设备，使用I2C进行通信。

MLX90614采用黑体辐射原理。每个物体发射的红外能量与其温度成正比。传感器的热电堆探测器捕获这种辐射，内部信号处理器将其转换为数字温度值。

PCB设计

这是Medic Mini PCB设计的原理图，分为两个主要部分。首先，我们围绕Waveshare ESP32-C6开发板构建了原理图，该开发板连接到三个触觉按钮以供用户输入。这些按钮连接到GPIO9， GPIO18和GPIO19，每个开关也连接到GND。当按下按钮时，相应的GPIO引脚被拉低，注册一个有效的输入。我们稍后将使用GPIO18作为温度读取按钮!并将使用GPIO4和GPIO5作为I2C引脚。

第二部分处理电力输送。我们使用IP5306电源管理IC，它将锂离子电池的3.7V提升到2A时稳定的5V，足以可靠地为ESP32板和显示器供电。该模块还包括充电状态LED;充电时它会闪烁，电池充满后它就会保持稳定。内置功能，如过充电保护，低电池切断，和完全充电切断有助于延长电池寿命，防止损坏不安全的电压水平。

使用CAD模型的尺寸，我们准备了PCB轮廓，然后将按钮放置在设计中指定的安装位置。我们对Waveshare ESP32板、Type-C端口和安装孔做了同样的处理。剩下的组件放置在我们找到足够空间的地方，然后我们连接轨道并最终确定电路板。

在完成PCB设计后，我们导出Gerber数据并与PCB制造商共享以制作样品。

PCBWAY

一旦电路板设计完成，我选择了一个紫色的锡掩膜与白色丝网，并将Gerber文件上传到PCBWay的报价页面进行制造。

虽然我通常使用白色或黑色阻焊罩，但这次我决定尝试PCBWay的紫色选项，只是为了改变。订单下得很顺利，pcb在一周内就到了。

质量非常好——干净的表面，锋利的丝印，一切都与设计完美匹配。

在过去的十年中，PCBWay通过提供出色的PCB制造和组装服务而脱颖而出，成为全球无数工程师和设计师值得信赖的合作伙伴。

此外，PCBWay正在组织第八届PCBWay项目设计大赛，这是一个全球性的活动，邀请制造商，工程师和创新者展示他们最具创意的建筑。在电子，机械和AIoT类别中，这是一个分享您的工作，与社区联系并争夺令人兴奋的奖品的绝佳机会。

Medic迷你PCB编辑

对于这个构建，我们重用了Medic Mini电路，但修改了按钮布局。

•连接GPIO9和GPIO19的触觉按钮被移除，因为它们不需要。

•连接到GPIO18的中心按钮被保留下来，并被重新用作温度触发按钮。

温度传感器接线

在布线方面，我们使用四根连接线。

ESP32C6 (SDA和SCL)的GPIO4和GPIO5连接到MLX90614传感器的I2C引脚。

VCC接3.3V引脚，GND接地。

这样就完成了传感器供电和与Medic Mini板通信所需的基本四线设置。

代码

这是我们为TempGun Pro准备的代码，它很简单;让我解释一下。

首先，我们使用以下三个库。

Arduino GFX处理在Waveshare ST7789显示器上绘制图形;Wire库处理I2C通信，Adafruit MLX90614提供处理温度传感器的功能。

现在我们添加引脚定义。

本节定义了Waveshare显示器、MLX传感器I2C引脚和按钮引脚的引脚。

使用上述部分，我们基本上创建了全局对象，其中包括MLX90614传感器对象、SPI总线和ST7789显示对象。

本节定义了三种状态：就绪、测量和显示结果。这保持了代码的组织性，避免了混乱的逻辑。

因为我们在这个项目中使用一个按钮，所以我们必须使用脱扣逻辑，这可以防止错误触发并确保只按一次干净的按钮。

接下来我们添加了一些绘图功能;这些函数包括drawreadysscreen()、drawmeasuuringscreen()、drawResultScreen()和drawSensorErrorScreen()。

在设置功能中，串行与I2C，传感器，显示器和按钮一起初始化。

如果没有找到传感器，将在屏幕上看到错误，并且温度枪将停止工作。

这个循环做三件事。它检查按钮是否按下，如果按下，它从准备到测量。在测量中，它等待500ms，然后读取温度并显示它。在Display Result中，读数在屏幕上停留5秒，然后返回Ready并重复。

外壳设计

使用我们最初的Medic Mini的设计，我们保留了整体的想法，但简化了前面。这三个按钮被移除，取而代之的是一个椭圆形的按钮，这个按钮带有一个执行器，可以按下连接到GPIO18的开关。前面的外壳几乎保持不变，而后面的外壳完全重新设计。增加了一个圆形部分来固定温度传感器，并使设备具有类似温度枪的设计。

总体而言，构建包括一个前后外壳，以及两个开关执行器，一个用于温度读数，一个用于电源开/关。

两个外壳都是在Anycubic Kobra S1上用高速PLA打印的，而开关执行器则是用透明PLA打印的。

装配过程

•我们通过将MLX90614传感器添加到后外壳的位置来开始组装过程，然后使用热熔胶将其固定在适当的位置。

•接下来，在前面的外壳中，我们添加开关执行器的位置。

•然后将主电路翻转并放置在前外壳的插槽中，用两个M2螺钉固定。

•电源开/关按钮的开关执行器放在后框的相应位置，然后将前后框连接在一起，关闭设备。

•最后，使用四周设计提供的四个安装孔，我们插入M2螺钉来固定前后外壳，完成组装过程。

测试

为了测试，我们从一杯冷的可乐开始，测量它的外表面;读数为15.1°C。

接下来，在热测试中，我们煮了一些黑咖啡，并从同样的距离测量了杯子的外表面，结果是44.2°C。

有了TempGun Pro，我们可以测量各种日常用品。MLX90614传感器在近距离下工作效果最好，理想测量距离为2-5厘米。

对于更远距离的测量，该装置可以升级到MLX90640，它提供了更广泛的热检测能力。

结论

TempGun Pro是一款便携式电池供电的温度枪，易于携带，并提供准确的近距离读数。它覆盖范围从-70 °C到+380 °C，公差约为±0.5 °C，使其在日常使用中可靠。

我现在用它来检查电子设备、3D打印机床和其他部件，当我的Fluke出去修理时，这是一个完美的选择。

本文编译自hackster.io