Come costruire un termometro a infrarossi

La radiazione infrarossa è una parte della luce solare e può essere scomposta riflettendosi attraverso un prisma. Questa radiazione possiede energia. Agli inizi del secolo XX, gli scientifici Planck, Stefan, Boltzmann, Wien e Kirchhoff definivano le attività dello spettro elettromagnetico e stabilivano una relazione per descrivere l’energia infrarossa.

La radiazione infrarossa è presente all’interno spettro elettromagnetico e non è visibile, ma è percepibile. Nel momento in cui si tende la mano vicino a qualcosa di caldo (come un piano cottura), si percepiscono gli effetti delle radiazioni infrarosse poiché tutti gli oggetti emettono energia sotto forma di radiazione infrarossa.

Gli oggetti con una temperatura al di sopra del punto zero assoluto irradiano energia. La quantità di energia cresce in maniera proporzionale alla quarta potenza della temperatura.

Il calore, o più precisamente la radiazione termica è una radiazione elettromagnetica emessa dalla superficie di un oggetto ed è causata dalla sua temperatura. Durante la dispersione è possibile misurare l’energia portata da queste onde elettromagnetiche permettendoci quindi misurare la temperatura senza toccare il corpo interessato.

Ogni oggetto emette una radiazione elettromagnetica e l’intensità di questa radiazione dipende dalla emissività del materiale (più avanti vedremo qualche esempio). Quando si va ad effettuare una misurazione con lo strumento, oltre che a rilevare la radiazione emessa dal corpo, si rileverà anche la radiazione riflessa e trasmessa dal corpo. Ogni materiale ha una propria capacità di riflettere le radiazioni o di farle passare attraverso alterando così la misurazione dello strumento. La somma di queste 3 caratteristiche formano il 100% delle radiazioni elettromagnetiche in uscita dal corpo.

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Ogni strumento di misurazione ha incorporato un processore che ha il compito di analizzare radiazioni in uscita dal corpo e calcolare la temperatura reale.

Per farlo utilizzano una formula simile a questa:

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Legenda:

  • Sw è il segnale effettivo misurato dallo strumento
  • Sm è il segnale ricevuto dal sensore dello strumento
  • Su è la temperatura ambiente dello strumento
  • ε è l’emissività del materiale
  • L’emissività è un valore costante, varia in base al tipo di materiale e il valore è sempre compreso tra 0 e 1.

Il segnale effettivo (Sw) misurato dallo strumento verrà poi elaborato secondo una funzione in modo da fornire la temperatura del corpo misurato.

Come si può intuire dalla formula l’emissività recita un ruolo importante sul calcolo finale della temperatura e se non si è a conoscenza di questo valore c’è la possibilità di effettuare misurazioni errate.

Questo concetto è il principio basilare della misurazione della temperatura per mezza degli infrarosso Con il grado di emissione si introduce una variabile in questa regolarità. Il grado di emissione è una misura per la relazione delle radiazioni emesse da un corpo grigio ed un corpo nero ad uguale temperatura (fonte ElcoTeam).

Lo youtuber MN Maker ha realizzato un termometro a infrarossi per effettuare la misurazione della temperatura degli oggetti. Il termometro dispone di un sensore con una piccola batteria, un piccolo display e un case che protegge e funge da involucro per il termometro a infrarossi.

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Per quanto concerne il funzionamentoil termometro è sempre attivo, mentre il puntamento viene garantito da un piccolo laser attivato dal pulsante di lettura. Tramite l’ausilio del sensore IR MLX90614  vi è data la possibilità di eseguire veri e propri lavori della misurazione della temperatura. Il dispositivo in questione è controllato da una board di Arduino Nano. Le informazioni sulla temperatura sono disponibili in gradi Celsius e Fahrenheit su un piccolo schermo OLED.

L’interfaccia utente è composta da un interruttore on / off, insieme a un pulsante. La guida step-by-step per la realizzazione su come realizzare un termometro a infrarossi è disponibile nel seguente link.

Link utili:

Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.

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