Авторизация
Зарегистрироваться

Тестируем Инфракрасные датчики MLX90614


Скажу сразу, датчики куплены за свои, но продавец добавил других чтобы я измерил параметры купленных мной (интрига), поэтому я и приписал П18. Протестирую практически всю линейку датчиков на точность, и косвенно на поле «зрения», также приложу тестовый скетч для ардуино чтобы желающие без проблем могли проверить на работоспособность. Также распилю это черную штуку на датчике: ) Характеристики серии MLX90614 (кроме медицинской серии) точность в диапазоне до +60 0.5°C, разрешение 0.01°C, и диапазон измерения -70°C … +380°C.

Прошу под кат (надеюсь эта ссылка появится, или я не умею пользоваться тегом cut)

С того момента когда я узнал о том что существуют инфракрасные датчики температуры, я испытываю к этим «деталькам» большую любовь))) Вот моя коллекция, сверху оставшиеся дома, ниже те что отнес на работу.

Дома используются для измерения температуры тела (ушной), для измерения температуры воды в ванной (особенно когда ребенок был мал) и почвы (прямо с балкона, в тени) чтобы знать температуру на улице, также для нагрева всяких приборов (светодиодных лампочек например или компрессора холодильника например)

На работе, применение более широкое)))

Подобная штука может очень помочь при различных задачах.
Измерение температуры будет:
• Без контакта с измеряемой поверхностью
• Быстрее
• Точнее (в некоторых случаях)
Конечно есть и недостатки, куда же без них:
• Дорого
• Необходимо учитывать коэффициент излучения разных материалов (черный маркер может помочь в решении этой проблемы)
• Нужно учитывать угол обзора (поле зрения) FOV

Но и с такими недостатками применение таких датчиков довольно обширное, как я понимаю, самая большая область это медицинские термометры для измерения температуры тела.

Дело было так…
Понадобилось измерить температуру (вернее ее изменение) вращающегося металлического объекта, обороты довольно большие, до 1500 в минуту. Изменение температуры небольшое до 10 градусов, время измерения не больше 3 секунд. Температура комнатная и выше. Объект мал, место измерения – плоскость, размером чуть больше спичечного коробка.
Все усложнялось еще тем, что доступ к нагреваемому объекту сложен, поэтому размер датчика имеет значение.

Задача нетривиальная, варианты решения были такими:
1.Термопара рядом с объектом, за счет малого расстояния от объекта, температура слоя воздуха рядом с ним будет коррелировать с его температурой
2.Ик датчик
3.Ртутные контакты, возможно щетки для снятия сигнала с терморезистора или диода (термопара не подойдет в связи с малыми измеряемыми напряжениями которые утонут в шумах).
Все, мои идеи реализации задачи закончились)))

Сначала был испробован вариант термопарой и мультиметром (для связи с компьютером) UT71E, самый быстрый вариант, чтобы попробовать и понять возможности решения задачи.
Эксперимент показал, что изменения рядом с объектом малы и эта реализация не обеспечивает того что мне надо. Воздух захватывается объектом и довольно неплохо перемешивается, что сильно уменьшает температуру даже в 1мм от объекта.

Значит будем искать ИК датчик, в моей коллекции нет термометров с выводом на компьютер, да и встраивать свои «железки» я не хотел, поэтому начал искать на Ali и Ebay.
Сразу захотелось купить mlx90614 в самой топовой «комплектации» с самым малым полем зрения 5 градусов mlx90614 DCI. Чтобы подальше его расположить, угол «зрения» то позволяет. Тем более что если он не подойдет, можно будет замутить уже давнишнюю мечту о примитивном тепловизоре)))) (сейчас желание уже поостыло, так как времени своего уже жалко), Но пока в планах собрать его с ребенком, когда он подрастёт). И тут уже дело не в том, что нужно что-то реально измерить, а в получении опыта и совместном творчестве. Для лучшего понимания ссылочки
geektimes.ru/post/275970/
geektimes.ru/post/257850/ и подобного рода проектов очень много.
Извините, ушел с рельсов, возвращаюсь.
Муки выбора осложнялись еще и тем, что вероятность купить «паленый» датчик на Ali и Ebay довольно большие, я писал много писем продавцам о том лазерная ли маркировка на датчиках, но в ответ тишина. А цена то 1500рублей, а жаба живет в каждом (только ее размеры разные). В общем, выкинул я «мечту» о буковках DCI.
Но датчик то нужен, да и размерчиком поменьше чтобы компенсировать угол зрения, и опять шерстить сайты. Вроде нашел, размер подходит, очень удобно что вершина датчика малого диаметра, но есть одно но, такой комплектации в даташите нет))))) вот это да. В даташите написано что последняя буква (D)зарезервирована для особых пользователей (вероятно вояк, или …..), а у продавца на странице товара угол 10градусов! В общем, беда, и пишу я письма в Melexis и продавцу.
Мелексис ответил копипастом из даташита! Хоть я и ожидал этого, но компания все таки серьезная, надеялся на общение.
Дополнительная информация
Dear Mr /////

Ebay is not a distributor of Melexis. The parts which are mentioned could be fake parts.

As mentioned the D is reserved. This is only available for specific customers.
For further questions, I would like to refer you to one of our official distributors. You can find their contact details on www.melexis.com/en/contact/distributors

Kind regards,
Heidi


Вот что ответил продавец (неадаптированный перевод).
Дополнительная информация
Скорее всего да, — могут попадать такие несоответствующие на 100% даташиту У меня источник проверенный, но он не хочет сказать мне откуда они у него. Упаковки оригинальные, при том в больших коробках. Я опасался, что может где-то своровали, но он уверил меня, что все в порядке. Ничего не воровано, просто с обанкротившегося предприятия..Откуда я взял, что 10 градусов? Со слов моего источника. К сожалению документации, которая может это подтвердить у меня нет, и гарантировать я это не могу. Спасибо заранее!


В общем, продавец общительный и честный, поэтому я предложил ему измерить характеристики этого датчика в сравнении с другими, которые он мне пришлет, и написать этот обзор. Дело все в том, что на другие датчики информация в даташите есть.
Продавец согласился, этот лот я у него купил, но в посылку он добавил других датчиков, для измерения.

Доставка длилась 19 дней (деталировку трека не выкладываю, так как не понимаю зачем она, если кто захочет проверить мои слова вот трек номер RI222970740BG
Пока датчики были в пути, я придумывал методики измерения их параметров.
Измерение точности показаний температуры требует точного термометра, желательно очень точного, где бы его взять)))) может в Японии))) ага, оттуда родом мой термометр, купленный для замены ртутному (ох и гадость же ртутные термометры, и как только у нас появился ребенок, ртутный был утилизирован а «электронный» куплен). Потом был докуплен ИК ушной, который освободил от работы электронный. Почему медицинский термометр, да потому, что это самый точный прибор измерения температуры в моем арсенале, который проверен мной)) ну люблю я проверять всякие штуки))) (проверен на термометре родом из СССР с ценой деления 0,1градус, показания совпали, и хоть термометр не поверен, но такое совпадение меня успокоило.
Скорость измерения измерять не планировал, так как для работы буду использовать библиотеки для ардуино (я не могу написать код сам, без библиотек) и буду ограничен возможностями библиотеки (и датчика конечно).
А вот методику измерения угла зрения придумать непросто, задача для меня непростая.
Думал много) Остановился на том, что придут датчики у которых этот угол уже измерен, поэтому решил не измерять его значение, а сравнить с известным. Тогда методика упрощается.

И вот долгожданные датчики пришли!!!


Видно, что датчкики на 5 вольт и 3 вольта, первая буква говорит о рабочем напряжении А-5 вольт, В-3 вольта, вторая © о том что они градиент компенсированные, то есть на них приклеена черная алюминиевая «втулочка» с нормированными размерами и датчики под нее откалиброваны. (когда я распилил ее виден датчик, без какой либо маркировки, дальше пилить я не стал, так как точно лишился бы защитного стёклышка).


Таким образом, датчиков много, но у них рабочие напряжения разные, а у ардуинки нано, 5 вольт на цифровых линиях. Можно было пробовать использовать делители, или преобразователи уровней, или просто поставить ограничивающие резисторы на 7,5 кОм, на цифровые линии SDA и SCL и запитать датчик от 3,3 вольт взятых с ардуино нано. Я выбрал последний вариант.
Скачал первую попавшуюся библиотеку для такого рода датчиков на гитхабе, подключил, и все заработало без танцев с бубном). Всегда бы так. Библиотеку и мой тестовый скетч я прикреплю ниже.
Теперь о методике сравнения полей зрения датчиков (или углов обзора, не знаю как писать правильно, пишу и так и так))), мне же надо было узнать, что за датчики я купил (BCD). Скажу сразу, что методика может непростая, но эксклюзивная.
Вот что нам для это понадобится.



Берем часть принтера (какой был), подставку для штатива (дно которой заботливо выкрашено черной краской для точного измерения, а вместо «палки» штатива вкручен болт с просверленным отверстием, 4,5мм), керамический нагреватель от паяльника (вставляется в болт) и подключаем его к лабораторному блоку питания выставляя мощность примерно ватт 10-15 (конечно я выставлял напряжение, просто его величина непринципиальна), главное чтобы подставка для штатива нагревалась, но не сильно и через какое то время наступило равновесие с охлаждением (естественным) и температура была близка к постоянной
К шаговику принтера подключаем драйвер с ардуинкой (из другого проекта, чтобы было быстрее, но так как проект уже смонтирован на стенде часть его видна на фото и все выглядит страшно). Думаю, никто повторять это не будет, поэтому красотой можно пренебречь.
Подставка для штатива (массивная черная железка в которую вставлен нагреватель) закреплена в штативе на одной оси с датчиком угол обзора которого измеряется. Сам датчик закреплен на каретке принтера на макетной плате вместе с ардуинкой нано, которая посылает информацию в последовательный порт компьютера. Каретка принтера едет по направляющей за счет родного шагового двигателя, скорость которого регулируется.(для этого и понадобился драйвер шаговика с ардуинкой из другого проекта). Рядом стоит волшебная бутыль с цифрами 6,86 (интересно, есть кто в теме, что там внутри; ) ).


Отодвигаем датчик (каретку) на максимальное расстояние (около 20 сантиметров) включаем питание, открываем ком порт и видим на нем данные по температуре линейки (которой я закрываю датчик до его движения, чтобы показывал «комнатную» температуру и на него не влияла нагретая железка), запускаю шаговик привода каретки, убираю линейку ( хочется видео, но уверен что повторения не будет, а поржать и по фоткам можно). При приближении к круглой плоской железяке, которая хорошо нагрета, измеряемая датчиком температура начинает расти (за счет увеличения площади железки попадаемой в поле зрения датчика) и достигает максимума при заходе всей детали в поле зрения. Методика сложная, в принципе просто сравнить углы обзора можно было и без движения просто на одинаковом расстоянии, но эта реализация могла помочь определить реальное поле зрения датчика (но я плюнул на это когда датчики пришли и я увидел качество их изготовления и лазерную маркировку, скажем так, я поверил что они оригинальные, а бельгийской конторе мелексис, все таки доверие есть).
Вот результаты измерений:

По оси абсцисс (Х) отложено количество измерений температуры (можно пересчитать на пройденное расстояние к нагретой плоскости, но так как дальнейших расчетов я не проводил, решил оставить количество измерений), по оси ординат (У) измеренное датчиками значение температуры. Каждая кривая соответствует одному датчику (в подписях к кривым указаны последние цифры маркировки). Видно что температура нагретой «железки» изменяется при смене датчиков, но для нашего измерения это нормально, не поверка же).

Проверка точности, чуть менее заморочена, но все же непроста, так как термометр измеряет температуру со значения 32 или 34 градуса. Вот что я придумал, в пластиковую емкость на 0,5 литра наливается горячая вода, градусов так 60, кладется моя черная железка, плоскостью вверх, подливается вода, чтобы уровень был на уровне измеряемой плоскости.
Остается только ждать, пока вода нагреет железку и начнет плавно остывать. При остывании до 40 градусов, включается медицинский термометр и начинается съем показаний длительностью одна секунда. Так как смена датчика занимает некоторое время, а медицинский термометр показывает максимальную температуру, то перед каждым датчиком, термометр доставался из воды и выключался-включался. Для того, чтобы сравнивать каждый раз с реальным значением температуры воды. Ничего не могу сказать о реальной точности этой реализации, но все датчики легко вписались в заявленную погрешность +-0,5 градуса. По результатам усредненным за 1 секунду (для датчиков запитанных от 3,3 вольт для расчета точной температуры вычитал из показаний 0,16 градуса (график 24 в даташите 2015 года Rev 009) так как по данным из даташита в связи с тем, что датчики откалиброваны на 3,0 вольта, и плывут на 0,6градуса на вольт).
Ссылка на библиотеку от адафрут и тестовый скетч drive.google.com/file/d/0B8TqTRtqyboHbGxyTUVSbGZZNGM/view?usp=sharing

Вот в принципе и все измерения. Не судите строго.

Выводы:
1) Лично я считаю, что датчики оригинальные, так как есть лазерная маркировка, выводы позолочены (на золото не проверял, но покрытие очень похоже), качество изготовления на высоте.
2) Угол обзора моих датчиков 35 градусов. Это не то что я хотел, но так как у меня на тестировании был один 10 градусный датчик, меня все устроило. Датчик уже трудится в моем проекте.
3) Точность температуры входит в пределы указанной производителем, причем при моем способе измерения.

P.S. Если обзор понравился, можно и плюс обзору поставить)

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +20 Добавить в избранное +50 +77
свернуть развернуть
Комментарии (38)
RSS
+
avatar
+3
Калибровочный раствор для рH метров?
+
avatar
0
в точку!
+
avatar
  • Multik
  • 04 мая 2017, 14:21
0
gogle у многих есть)
+
avatar
0
Это что такое?
+
avatar
+2
Как яндекс, только хуже.
+
avatar
+2
Я думал, что в этой жизни видел всё. Как же я заблуждался!
За обзор и такую уникальную операцию конечно же ПЛЮС!
+
avatar
+2
Нужно же как то отдыхать научным сотрудникам)))))
+
avatar
0
Интересно, когда-нить подешевеют такие матричные датчики?
+
avatar
  • rx3apf
  • 04 мая 2017, 14:40
0
Уже появляются относительно недорогие 16x16, но до полноценных хотя с на порядок лучшим разрешением еще долго ждать придется.
+
avatar
  • rx3apf
  • 04 мая 2017, 14:39
0
«Паленые» == «поддельные»? Что-то сомневаюсь я, что продукцию подобного рода подделывают. Но если вдруг где-то с разборки аппаратуры, б/у, то «паленый» может означать самый прямой смысл. Ну, лотерея. Для измерения температуры объекта я бы не стал заморачиваться с дорогим «узким» датчиком. А вот, скажем, для суррогатного тепловизора с механической разверткой — полагаю, других вариантов нет. Ну, или на digikey, но гораздо дороже…
+
avatar
0
Очень зря, что сомневается, почитайте отзывы на Али и в инете, подделок много. То умирают сразу то немного живут. Да если сравнивать цену на том же диджикей то на Али сильно дешевле, неспроста
+
avatar
  • rx3apf
  • 04 мая 2017, 15:42
0
А это именно подделки? Т.е. отдельно сенсоры, на вид новые, но не работают? Или результат разборки оборудования, содержащего оригинальные сенсоры, но, возможно, неисправные? С ценами ничего удивительного, у digikey они немаленькие, да. На ali подделок много, конечно, но изделие такого уровня подделывать дороже, чем перепродать неисправный оригинал.
+
avatar
  • Uho
  • 04 мая 2017, 16:04
0
Я перелопатил кучу этих датчиков. Покупал у разных продавцов. Все были с лазерной маркировкой. Все были рабочие. Но только точность с Али и digikey.com была разная. Вот пример датчика с Али. Температура все время прыгает в диапазоне превышающем даташитную точность в несколько раз.
www.youtube.com/watch?v=PExVIbs_ahA
+
avatar
0
Подскажите пожалуйста, чем могут отличаться датчики MLX90614 те которые продаются на плате для «ардуинщиков», под кодом GY-906 от обозреваемого вами. И вопрос, какая фактическая дальность измерения у данных датчиков? Меряю им температуру измеряемого тела, передвигаю и в зависимости от расстояния 1-10 см температура меняется в пределе 2-3 градусов, на сколько я помню.
+
avatar
+1
Дальность какая угодно, важен угол обзора, ведь на расстоянии 10см, про угле35 площадь измерения
диаметром побольше 10см
Прочитайте внимательно мой обзор и график измерений, все поймёте. А отличие в том, что на алиэксресс они градиент нескомпенсированные, то есть с углом непонятно, и много подделок.
+
avatar
  • wwest
  • 05 мая 2017, 11:33
0
Дальность будет зависеть от оптики.Это как в астрономическом телескопе.Много без оптики и далеко не увидите.
+
avatar
0
Воспалённое воображение рисует термопару+мк на болванке, питаемую индуктивно и передающую температуру по радио )))
Ваше решение безусловно красивее
+
avatar
+2
Я рассматривал этот вариант, но к детали сложно прицепиться, поэтому я его и не пробовал. У меня воображение тоже воспалено)))
+
avatar
0
Хех. минимальный модуль ESP+даллас датчик. Отдаст по wifi )))
+
avatar
  • Tosha
  • 04 мая 2017, 16:18
0
Из такого (таких) датчика можно сделать тепло-сканер, взамен тепловизора?)
+
avatar
  • Alf
  • 04 мая 2017, 16:34
0
Если только штук 100 возьмете.
Для тепловизора нужен матричный датчик, а тут простая не сильно чувствительная ИК пленка размером 1х1 мм.
+
avatar
  • wwest
  • 05 мая 2017, 11:21
0
Там матрица термопар на кристалле.В простых датчиках от пирометров.
10х10 штук до 16х16= первая пара выводов.Вторая пара выводов терморезистор для компенсации температуры холодных термоспаев.
А в этом продвинутом следующего поколения уже встроена обрабатывающая цифровая микросхема.
Подделка со встроенным цифровым интерфейсом-забавно…
Скорее отбраковка с завода.
+
avatar
0
Есть интересный проект:«Самодельный тепловизор на базе Arduino менее чем за 100$». Датчик такого же типа устанавливается на пару сервоприводов далее сканирует объект с контролем по веб-камере. В результате получаем картинку приближенную к тепловизору.
+
avatar
  • Alf
  • 04 мая 2017, 16:33
0
Неплохо, но хотелось бы увидеть схему подключения.
Там 4 выхода с датчика: 2 на пленку, 2 на охлаждение?
+
avatar
0
В даташите все есть, два +-, два sda,scl.
Sda- на ардуино вывод А4, А5 -Scl.
+
avatar
  • wwest
  • 05 мая 2017, 11:27
0
А так тут не простой датчик а со встроенным цифровым преобразователем?
Ха, откуда там охлаждение возмётся? Это же не военное применение.
+
avatar
  • Okmor
  • 04 мая 2017, 17:30
+1
Рядом стоит волшебная бутыль с цифрами 6,86 (интересно, есть кто в теме, что там внутри; ) ).
Контрольный (калибровочный) раствор для PH метра. :-)
+
avatar
0
Метод измерения мне что то напомнил:

У ког совсем терпения не хватит — со второй минуты :)
А так — нормальный подход, плюсую.
+
avatar
0
Правильно я понял, что в таких датчиках сенсором является элемент Пельтье (эффект Зеебека)? А то последний раз пересекался, когда пирометрические датчики были на эффекте изменения емкости нагреваемого элемента. Такие в датчиках движения до сих пор используются. Но там из за слабых сигналов, схемотехнически устроено так, что реакция только на диференциальную составляющую. Поэтому для измерения температуры, требуется механическая шторка с известной температурой.
+
avatar
0
Вроде, все верно, Зеебека
+
avatar
  • wwest
  • 05 мая 2017, 11:22
0
А не матрица термопар как в бытовых пирометрах с АЛИ и у вас на фото?
Неплохо бы в статье описать тип датчика и принцип его измерения, а то они действительно на разных принципах бывают.
В том числе зачем там 4 вывода, как они подключются и как компенсируется окружающая температура.
+
avatar
0
Извините, но такая информация есть в даташите и на сайте изготовителя!
Если бы я мог ее проверить, то есть разобрать, сделать фотографии на электронном микроскопе, сделать анализ из чего там термочувствительный элемент, я бы это добавил в обзор. А так не вижу смысла дублировать доступную информацию. Не люблю я рерайтинг.
+
avatar
  • wwest
  • 05 мая 2017, 11:57
0
Ясно, спасибо.В бытовых пирометрах они применяются?
А то встречал в инете описания только на матрице термопар.
+
avatar
0
В тех, что я разбирал, таких не видел.
Но я всего пару термометров ИК разбирал, выборка небольшая.
+
avatar
0
Не понял, почему 10-градусный датчик показывает рост температуры со 100 до 120?
+
avatar
0
Датчик показывает среднюю температуру во всем угле обзора. А значит при одинаковом расстоянии до нагретой железки в него попадает меньше площади комнаты которая имеет температуру 20градусов. Поэтому, средняя температура выше. У 5градусного было бы еще выше и наверное не изменялась бы при движении. Можно привести аналогию с фонариком с регулируемым углом рассеивания. Чем меньше угол, тем меньше площадь освещения, а у датчика с уменьшением угла обзора уменьшается площадь на которой происходит измерение температуры.
+
avatar
+1
Теория понятна. Я предположил, что температура тела около 100 градусов, и широкоугольные датчики поймали ее только приблизившись к мишени. А узкий датчик увидел эту температуру на расстоянии (весь луч поместился в мишени), но почему то при приближении продолжали расти показания до 120. По графикам я увидел так. Или вторая теория, что все датчики с одинаковым углом, так как вышли на «полку» после 1200-го измерения и синий датчик просто завышает на 20 градусов.
… третья теория, что центр мишени нагрет до 120 градусов, а средняя температура 100. Наверно этот вариант больше подходит для графиков. Так?
+
avatar
0
Просто так как испытания датчиков были не в одно время, был перерыв и железка нагрелась до 120, я вроде писал об этом.
А железка имеет хорошую теплопроводность, и большую толщину, поэтому значимого распределения температуры там не было

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.