Bên trong nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc YK001 (Inside non-contact IR thermometer YYK001)

Tính tới thời điểm hiện tại, ở Việt Nam đã có 249 ca nhiễm Covid-19. Để bảo vệ chính mình và giúp phòng tránh lây nhiễm vi-rút cho người khác, chúng ta nên:

Rửa tay thường xuyên trong 20 giây, bằng xà phòng và nước hoặc dung dịch rửa tay khô chứa cồn.
Khi ho hoặc hắt hơi, hãy dùng khăn giấy dùng một lần hoặc khuỷu tay để che mũi và miệng.
Tránh tiếp xúc gần (trong phạm vi 1 mét hoặc 3 feet) với những người không khỏe.
Ở nhà và tự cách ly khỏi những người khác trong gia đình nếu bạn cảm thấy không khỏe.
Không nên chạm tay vào mắt, mũi hoặc miệng nếu tay bạn không sạch.

Nhắc nhở vậy thôi chứ nội dung chính của bài viết này là cùng mổ sẻ súng bắn nhiệt độ mình đang có - một sản phẩm đến từ Tàu Khựa với độ chính xác được công bố là ± 0.2°C. Từ đó, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch và các loại linh kiện để ứng dụng vào đời sống. Nào, bắt đầu thôi!

Hình 1. Súng bắn nhiệt độ không tiếp xúc YK001

1. Khám phá các linh kiện sử dụng

Với màu hồng cute đầy nam tính, mình phải đắn đo mãi mới dám hy sinh em ý vì sự nghiệp :D

Hình 2. hình ảnh sau khi tách đôi súng bắn nhiệt độ

Sau khi bung lụa súng bắn nhiệt độ, chúng ta sẽ thấy được những linh kiện chính và mainboard của nhiệt kế này sử dụng:

Hình 3. Main board YK001

Hình 4. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc

Hình 5. Led 7 đoạn dạng tiếp xúc

Đầu tiên, mainboard sử dụng vi điều khiển HC32L136K8 - HC32L family datasheet
Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc - không có tên tuổi :D
Opamp khuếch đại GS8552 - GS8552 datasheet
IC 24 bit chuyển đổi ADC HX710C (thường dùng trong các ứng dụng cân điện tử loadcell) - HX710C datasheet
IC nguồn PT1301 - PT1301 datasheet
Led 7 đoạn/LCD dạng tiếp xúc

2. Tìm hiểu mạch nguyên lý

Sau một thời gian hì hục vẽ giun và rắn trên hình ảnh chụp lại từ main board. Mình đã vẽ lại được sơ đồ nguyên lý cơ bản của súng bắn nhiệt độ này.

Hình 6. Các đường mạch trên mainboard

a. Khối nguồn

Hình 7. Khối nguồn của YK001

Súng bắn nhiệt độ sử dụng 2 viên pin AA, nên có điện áp khoảng nhỏ hơn 3V. Để có điện áp 3V3 ổn định cho hoạt động của mạch, các kỹ sư đã sử dụng IC 1301 - low voltage step-up DC/DC converter.

Ngoài ra, trong khối này, mạch sử dụng chân gpio để kích transistor PNP R1 để cấp nguồn cho HX710C và opamp, ... hoạt động. (Chỉ khi bấm nút bắt đầu đo nhiệt độ mới kích transistor, đo nhiệt độ xong sẽ off nguồn của các khối không cần thiết).

b. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc

Hình 8. Cảm biến nhiệt độ IR

Mạch này sử dụng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại kiểu TO46 cho ngõ ra vi sai tại chân TP+ và TP-. Ngoài ra, cảm biến còn có một chân NTC output được nối với chân ADC của vi điều khiển dùng để bù nhiệt độ, cho kết quả đo chính xác.

c. Khối OPAMP khuếch đại đo lường

Hình 9. Sơ đồ nguyên lý opamp

Hình 10. Mạch khuếch đại gợi ý của opamp GS8552

d. Khối ADC - HX710C

Hình 11. HX710C

Sau khi tín hiệu vi sai từ cảm biến qua khối khuếch đại opamp, qua khối ADC, tín hiệu sẽ được chuyển đổi thành digital 24 bit và được đọc bằng giao tiếp Serial/SPI.

3. Test

Hình 12. Đo nhiệt độ từ súng YK001

Ở nhiệt độ phòng, nhiệt độ đo từ súng này sẽ dao động từ 36.1°C - 37°C (đối với người bình thường).

Kết quả khi log từ uart

Thử bỏ chân NTC của cảm biến ra xem thử nhiệt kế của chúng ta có đo đúng không nhé :D

Hình 13. Không kết nối chân NTC của cảm biến vào mainboard

Và kết quả là nhiệt kế đã đo sai :D.

Hiện tại mình cũng đang là một project về cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc. Loại cảm biến mình xử dụng là MLX90614. Tuy nhiên, mình đang gặp một vấn đề về độ chính xác của nó. Chi tiết về project này mình sẽ đăng ở bài viết sau.

Hãy comment ở phần bình luận nếu bạn có vấn đề gì chưa rõ về bài viết này nhé!