Применение микроконтроллерных плат Arduino при разработке модуля бесконтактного термометра для турникетной системы

В 2020 году мир столкнулся с эпидемией короновируса, которая внесла ряд ограничений в повседневную жизнь. Для предотвращения распространения заболевания во многих странах были приняты такие меры. как обязательное ношение маски, дезинфицирование рук и поверхностей, а также измерение температуры тела человека, входящего в место массового скопления людей. Происходит это с помощью бесконтактных термометров, которые обрели огромную популярность во время пандемии [1]. Образовательные учреждения также были отнесены к местам большого сосредоточения людей, а дирекцию этих учреждений обязали ввести режим контроля температуры тела посетителей, входящих в здание. Исходя из этого, возникла необходимость быстрого и бесконтактного измерения температуры тела учеников и педагогов на входе в образовательное учреждение.

Для решения этой проблемы нами была выдвинута идея внедрения модуля измерения температуры в существующую на базе

МБОУ «Лицей» города Лесосибирска турникетную систему.

Целью данной работы является разработка и внедрение в турникетную систему образовательного учреждения модуля бесконтактного термометра на основе аппаратной платформы Arduino.

В ходе выполнения данной работы были поставлены следующие задачи: проанализировать существующие на данный момент аналоги бесконтактных термометров; спроектировать схему соединения компонентов модуля бесконтактного термометра; подключить датчики к платформе Arduino и написать программу, позволяющую записывать показания температуры тела учащихся в базу данных на сервере; собрать устройство для передачи температуры в базу данных на сервере.

В процессе разработки модуля были проанализированы существующие на данный момент аналоги. Их сравнение по основным критериям [2] представлено в таблице.

Таблица. Анализ аналогов

Сравнив аналоги и выявив их явные преимущества, такие, как например погрешность температуры, можно увидеть, что все они имеют такой недостаток, как высокая цена, что в условиях бюджетного финансирования критично для школ. Для разработки модуля после анализа несколь- ких платформ Arduino была выбрана Ar-duino Mega, так как количество вхо-дов/выходов удовлетворительно для реализации всех задуманных функций, а у стороны заказчика есть опыт работы с данной платформой. Внешний вид платформы представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Платформа Arduino Mega

Существует множество определений данной платформы, приведем одно из них. Ардуино – это электронный конструктор и удобная платформа быстрой разработки электронных устройств для новичков и профессионалов [3].

Заказчик в техническом задании указал следующие требования: компактность модуля, простота и надежность корпуса, бес-контактность, максимальное использование существующих материалов, правильный выбор расположения на турникете, разработка крепления.

Выполняемые работы: проектирование принципиальной схемы модуля бесконтактного термометра, подключение датчиков к платформе Adrduino Mega, написа- ние программы, позволяющей записывать показания температуры тела входящих посетителей в базу данных на SD-карте, монтаж и ввод модуля бесконтактного термометра в эксплуатацию.

В собираемой схеме основными компонентами являлись датчики и модули [4]:

• -    датчик температуры MLX 90614

• -    датчик приближения HC-SR04

• -    SD card module

• -    RFID модуль RC-522

Модуль бесконтактного измерения температуры будет располагаться на фронтальной стороне турникета, установленного в образовательном учреждении. Схема соединения модуля представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема соединения модуля

Для использования модуля входящему необходимо поднести карточку-пропуск к RFID-считывателю и, авторизовавшись, поднести руку к датчику температуры, полученный код карточки и температуру модуль автоматически запишет на SD карту, доступ к которой будет иметь медперсонал и, если температура удовлетворяет, то загорится зеленый светодиод и человек сможет дальше пройти через турникет, в случае загорания красного светодиода человек будет проведен через запасную лестницу в медицинский кабинет и там будет проведено повторное измерение температуры.

Таким образом, разработанный модуль объединяет возможность бесконтактного термометра и низкую цену, что является ключевым критерием для образовательного учреждения.