[IoT] ESP32-Cam 온도센서 연결하기, 비접촉 온도센서 비교

코로나19 확산을 방지하기 위한 주제인 "마스크 유무와 체온을 확인할 수 있는 무인 출입 관리 시스템" 에서 체온 측정도 중요한 태스크였다.  이를 위해서 접촉식보다 비접촉식 체온 측정 센서를 위주로 테스트해봤다. 비교해 본 센서는 다음과 같다.

• 비접촉 적외선 써모파일 센서 TMP006
• Fever click - MAX30205 (접촉센서)
• GY-906 비접촉 온도센서 MLX90614
• 열화상 카메라 SparkFun GridEYE AMG8833

공통적으로 I2C 통신을 이용해서 온도 값을 받아왔다. ESP32 에서 지정된 I2C 포트는 이미 카메라와 연결되어 있었기 때문에, GPIO 핀 중에 가능한 핀을 이용했다. Multiple i2C devices 통신 방법이 두가지가 있지만, 아래 방식을 이용했다.

 

• Same bus, different addresses : ESP32_CAM 보드는 불가능
• Different bus : tmp007의 SDA는 GPIO15, SCL은 GPIO14에 연결

 

1. 비접촉 적외선 써모파일 센서 TMP006

아두이노 IDE 라이브러리에서 TMP006 을 검색하면 쉽게 다운로드 받을 수 있다. 아래 링크에 핀연결, 라이브러리 다운 방법이 나와있다.

TMP006 Infrared Sensor Breakout

비접촉이라고는 하지만, 1cm 거리에서도 체온보다 10도나 낮게 나타났고 거의 접촉에 가까운 0.5cm 거리에서 온도가 보다 높게 나타났다. 그럼에도 30'C 에 못미치는 값이라 다른 온도센서를 이용했다. 

 

2. Fever click - MAX30205 (접촉센서)

해당 센서는 Maxim의 MAX30205 를 센서를 이용한다. 소개해주는 Maxim 영상에서도 손을 댈 경우 30'C 부근으로 측정된다. 온도도 적합하지 않았고, 접촉식이라 취지에 맞지 않는 것 같아 사용하지 않았다.

Fever click — board with MAX30205 human body temperature sensor | MikroElektronika

 

3. GY-906 비접촉 온도센서 MLX90614

유투브에서 온도센서를 찾아보다가 체온에 가깝게 나오는 걸 보고 구매한 센서이다. Ambient 는 주변 온도, Object 는 센서로 측정된 온도이다. 해당 센서를 통해 진행하다가 손과 이마를 함께 측정하는 등 여러개의 점을 측정하기 위해서 이용하지 않았다.

 

• 첫번째 사진을보면 실온은 24~25'C, 체온은 28~32'C 로 다른 비접촉 온도센서보다 확연하게 차이가 난다.
• 두번째 사진은 Object 온도를 체온과 비슷해지도록 보정을 한 경우의 오차율이다.
• 레퍼런스는 체온계로 측정한 온도로, 온도센서는 10cm 거리에서 측정했다. 

GY-906 비접촉 온도센서 모듈 MLX90614ESF [SZH-CH247]

 

4. 열화상 카메라 SparkFun GridEYE AMG8833

AMG8833 은 측정된 온도를 8x8 배열로 받아올 수 있는 센서이다. SparkFun GridEYE AMG88 Library 를 다운받아 예제에 있는 코드들을 이용하면 된다. 실온은 22~24'C , 체온은 28~32'C 로 측정되었다. Processing 프로그램을 이용하면 시각화하여 온도를 볼 수도 있다. 

1 실온 / 2 이마 5cm / 3 Processing Heat Cam 손

아래 사진은 실제로 얼굴에서 25cm 거리를 기준으로 측정된 온도 센서값을 보정한 값들이다. 점으로 표시된 것은 주변 온도로 인식된 곳이다. 왼쪽 사진은 마스크를 착용하지 않은 경우, 오른쪽 사진은 마스크를 착용한 경우이다. 마스크를 착용한 코와 입 부분은 체온이 나타나지 않아 평균낼 수 있는 값이 적어진다.

 

• 마스크를 착용하지 않은 경우, 실제 체온: 36.3 측정 체온: 36.7 오차율: 1.17%
• 마스크를 착용한 경우, 실제 체온: 36.6 측정 체온: 36.33 오차율: 0.73%

마스크 착용 x / 마스크 착용 o

Qwiic GRID-Eye Infrared Array (AMG88xx) Hookup Guide - learn.sparkfun.com