Naredi si to sam. Toplotna kamera iz fotoaparata. Načelo delovanja imagerja

O takšni napravi, kot je termalna kamera, je danes vsakdo verjetno že slišal. Izjema, morda, bodo le majhni otroci. Druga stvar je, da so tisti, ki so videli to napravo »živi«, ne toliko, tistih, ki so jo držali v rokah - in še bolj. Vendar pa obstajajo tudi tisti, ki niso samo obdržali, temveč so ustvarili lastno "domačo" verzijo termalne kamere. Kakorkoli že ste, pa bo naš članek vseeno zanimiv za vas. Neznani bodo lahko razumeli načelo delovanja imagerja, izkušeni in asi pa bodo zase odkrili nove priložnosti. Toda vse uredimo.

Naprava za merjenje temperature površin z brezkontaktno metodo lahko bistveno olajša življenje predstavnikom številnih poklicev. Prvotno izumljena za vojaške namene, se ta precej zapletena in draga naprava zdaj uspešno uporablja v večini področjih dejavnosti oseba Na primer, v industriji - za nadzor toplotnih sprememb med tehnološkimi procesi; v medicini - za diagnozo bolezni; pri lovu na ptice in živali; v gradbeništvu - za določitev območij uhajanja toplote ali, nasprotno, mesta za polaganje cevi. In to ni popolna evidenca te naprave.

Vrste naprav

Toplotna kamera - tako zahtevana in večnamenska naprava ki ima dve tehnološki zasnovi:

• Stacionarno. Naprave v tej kategoriji so namenjene uporabi v industrijskih obratih za spremljanje tehnoloških procesov. Sistem za hlajenje dušika je precej pogost vzvod, s katerim je opremljen podoben toplotni aparat. Značilnosti delovnih temperatur so precej impresivne: od –40 do +2000 ° C. Osnova teh sistemov so praviloma naprave, sestavljene na matricah polprevodniških fotodetektorjev.

• Prenosni (prenosni). Inovativni razvoj je omogočil, da se odmaknejo od uporabe obsežne opreme za hlajenje, s čimer se preusmeri v proizvodnjo termičnih naprav na osnovi nehlajenih silicijevih mikrobolometrov. Takšne naprave so neločljivo povezane z vsemi prednostmi njihovih predhodnikov, ki vključujejo na primer majhen temperaturni korak pri merjenju (0,1 ° C). Prav tako je možno uporabiti toplotno napravo tega razreda za kompleksna ocenjevalna dela, ki zahtevajo enostavnost uporabe in prenosljivost naprave. Številni prenosni termični slikovni računalniki se lahko povežejo z osebnim računalnikom za hitro obdelavo podatkov.

Uporaba termalne kamere na določenem področju nalaga določene natise na želene lastnosti te naprave. Zato morate pred nakupom te naprave oceniti pogoje uporabe. Pomagajte pri tem navodilu. Toplotna kamera Kupljen brez ustreznega seznanjanja s pravili delovanja, morda sploh ne ustreza vašim potrebam. Na primer, termični prikazovalniki, ki se uporabljajo v lovu, morajo imeti ohišje iz lahke zlitine, odporne proti udarcem, s stopnjo zaščite, ki ni nižja od IP54.

Zaželeno je, da gre za monoblok dizajn z zaslonom na zaslonu in LCD zaslonom. Vidni obseg lovskih termovizij bi moral doseči 1500 m, medtem ko v gradbeništvu takšne zahteve ne nalagajo termoakustiki.

Načelo delovanja imagerja

Delovanje tipala temelji na zmožnosti katerega koli predmeta, da ustvari toplotno sevanje (infrardeče sevanje), katerega intenzivnost je neposredno odvisna od temperature objekta. Snemalnik zajame infrardeče žarke na velikih razdaljah in jih pretvori v človeku berljivo obliko. Razlika v toplotnem sevanju različnih predmetov in vam omogoča, da si ogledate relief v temi, kot tudi hladne ali vroče tokove. V tem primeru rdeča barva označuje najvišja temperaturna območja, črno ali modro - območje z nizko temperaturo.

Razumeti je treba temeljno razliko med napravami, kot so termalna naprava in naprava za nočno opazovanje. Razlika je v njihovi sposobnosti videti v temi. Naprava za oddajanje prenaša lastno infrardeče sevanje predmetov, naprava za nočno gledanje pa odseva in ojačuje sevanje drugih objektov. To pomeni, da je mogoče izvajati funkcije naprave za nočno opazovanje s toplotno napravo, toda izdelava toplotne karte z napravo za nočno gledanje ne.

Operacijski algoritem imagerja je sestavljen iz treh stopenj:

1. Fiksiranje infrardečega sevanja.
2. Pretvarjanje v temperaturne vrednosti.
3. Oblikovanje termograma - toplotna slika objekta, ki prikazuje porazdelitev temperature na površinah predmetov.

Poleg tega se ti ukrepi zgodijo takoj.

Kljub precej zapletenemu principu delovanja termične kamere, shema prenosne naprave ni preveč okorna.

Prosimo, upoštevajte, da je za zadostno jasnost slike na zaslonu potrebna prisotnost posebne optike, z dodatkom germanija. To narekuje visoke stroške profesionalnih naprav. Njihova cena je izračunana v tisočih, včasih pa tudi na deset tisoče dolarjev. Strinjam se, precej velik znesek.

Ogromne možnosti termovizijskih slik so že dolgo navdihnile mnoge mlade ljudi, da bi sami sestavili to napravo. In na srečo obstajajo načini, da s svojimi rokami naredimo termalno napravo in se izognemo tako impresivnim stroškom. Seveda, če naprave ne nameravate uporabljati za poklicne namene.

Tri možnosti za izvedbo imagerja doma, podajamo spodaj - izberite, kateri želite. In senzorje za termične slikovne in druge elemente naprave lahko kupite na policah.

Možnost številka 1. Toplotna kamera naredite sami s fotoaparata

Ta metoda temelji na dejstvu, da so na začetku matrike vseh kamer popolnoma fiksirane infrardeče sevanje ki je pravzaprav nujno za delovanje termalne kamere. Druga stvar je, da proizvajalci fotografske opreme napravo vidijo isto kot človeško oko. V ta namen je pred matriko nameščen poseben filter, ki absorbira ali odbija praktično celotno IR sevanje - »termično ogledalo« ali vroče ogledalo. Zahvaljujoč temu filtru se krivulja občutljivosti matriksa podobna krivulji občutljivosti človeškega očesa. Zato lahko s fotoaparatom naredite termalno napravo z lastnimi rokami. Izvedite le dva dejanja - odstranite filtre za ogrevanje iz fotoaparata in namesto tega namestite vidni filter spektra. Vendar, kot kaže praksa, slednje ni vedno potrebno.

Obseg lastne termalne kamere

Ali je mogoče tako toplotno napravo uporabiti za domače potrebe? Polno Ali bo takšna toplotna kamera primerna za gradnjo ali na primer pri lovu? Verjetno je. V vsakem primeru bodo ljubitelji rekreacije na prostem zagotovo imeli takšno napravo. Z njim lahko nadzorujete približevanje živali v vaš kamp ponoči, kot tudi v meglo ali oblake prahu za iskanje izgubljenih članov skupine.

Če imate na razpolago nepotreben SLR, približno 40 $ za IR filter, željo in možnost razstavljanja fotoaparata, potem poskusite to možnost.

Možnost št. 2. S tovarniško termostatsko napravo infrardeči termometer in Arduino plošče

Ideja te metode je zelo preprosta. Če želite ustvariti termalno napravo z lastnimi rokami, potrebujete poceni infrardeči termometer - to je naprava, ki lahko izmeri temperaturo določene točke v prostoru na kratki razdalji in ploščo Arduino, preko katere jo povežemo z RGB-lučmi iz žarnice.

Plošča Arduino je programsko in strojno orodje, zasnovano za nepoklicne uporabnike za izgradnjo enostavnih sistemov na področju avtomatizacije in robotike.

Programiramo sistem tako, da je žarnica luči barvna v različnih barvah, odvisno od meritev termometra. Naredimo tradicionalno, da toplota ustreza rdeči barvi in ​​nizki do modri. Tako usmerjamo svetilko z vgrajenim termometrom na kateri koli predmet, zato ta objekt samodejno označimo z ustrezno barvo, odvisno od njene temperature. Če na ta nabor dodate kamero, ne boste videli le temperature površin predmetov okoli vas v barvah, temveč boste dobili tudi slike, ki niso slabše od tistih, ki vam jih omogočajo tudi najdražji termični slikovni zasloni.

Kje lahko uporabim tako toplotno napravo?

Seveda takšne naprave niso enake kot termični slikovni elementi za lov. Težko je narediti zmogljivo napravo z lastnimi rokami. Toda predstavljena možnost je lahko zelo koristna za domače potrebe, še posebej, ker strošek te lastne izdelave ne presega 50 $.

Možnost številka 3. Izboljšana domača termična kamera za snemanje statičnih objektov

Njegov razvoj je nastal pri dveh nemških študentih, Maxu Ritterju in Marku Coleu. Ti mladi prebivalci mesta Mindelheim so izumili napravo, ki je bila precej preprosta za izdelavo, in jo prejeli za nagrado leta 2010 na znanstvenem in tehničnem forumu.

Naprava je sestavljena iz dveh servo pogonov (za vodoravno in navpično premikanje), krmilnika Arduino (odgovoren za obdelavo signalov in prenosa podatkov v osebni računalnik), modula senzor bližine temperature (na primer MLX90614-BCI), laserski modul ali laserski kazalec (prikaže območje optičnega branja), ohišje in spletno kamero. Potrebovali boste tudi dva 4,7 kΩ upora in stojalo.

Kamera ima vlogo posebnega iskala območja skeniranja, kot tudi izvorne slike, katera koli poceni spletna kamera pa se lahko ukvarja s to vlogo (manjša je, boljša).

Podatke, ki jih generira senzor, lahko preberete z uporabo SMBus in PWM vodil. Naš primer omogoča tudi uporabo senzorja z indeksi BCI. 3V napajanje. Indeks BCI označuje vrsto faktorja oblike s šobo, ki zagotavlja ozek kot gledanja 5 °.

Skupščina

• Arduino ploščo postavimo v ohišje z baterijskim predelkom.
• Servomotor pritrdimo z uporabo superlage ali epoksi v prednjem praznem prostoru plošče.
• Drugi servomotor postavimo v rotacijsko napravo in pritrdimo celotno konstrukcijo.
• Priključite infrardeči termometer na Arduino, ki bo za to zemljo priključen na GND, SDA na PIN4 VIN na 3.3V in SCL na PIN5. Prav tako namestite 4,7 kΩ upor, tako da priključite SDA na 3.3V in SCL na 3.3V.
• Izvedemo povezavo laserske kartice ali laserskega kazalca. S tem boste spremljali, kje se trenutno izvaja pregled.
• Namestite spletno kamero tako, da njena smer natančno sovpada s smerjo IR senzorja in laserja.

In to je vse. S svojimi rokami si naredil termalno napravo!

Za kaj se bo prilegalo

Postopek skeniranja objekta in izdajanje toplotnega zemljevida traja približno minuto, saj senzor skenira prihodnjo sliko točko za točko. To je seveda popolnoma neuporabno za lovski postopek. Toda ta toplotna kamera za gradnjo in druga popravila bo v veliko pomoč. Na primer, lahko se uporablja kot preskusna metoda za ogrevanje električnih priključkov ali električnih sklopov. Naprava omogoča ne samo ogled termograma, temveč tudi kvantitativne vrednosti temperatur.

Poleg počasnega delovanja imager ima še eno pomanjkljivost - trdo klin na PC, zaradi česar je šibko mobilna. Toda v nekaterih primerih so zmogljivosti naprave in njeni stroški popolnoma upravičeni - za vse komponente boste morali plačati največ 200 let. e.

Sklepi

Iz variant montaže improviziranih termičnih slik, ki smo jih opisali, predlagamo dva zaključka:

1. Popolnoma je mogoče narediti termalno napravo.
2. Samostojna termalna kamera je zelo ozkega področja.

Torej, če potrebujete toplotno napravo za globalne namene, je smiselno preložiti eksperimente in vlagati v visoko kakovostno opremo. Vsakdo, ki samo ljubi oblikovati in ki je popolnoma zadovoljen z možnostmi domačih izdelkov, lahko svetuje - zbira, eksperimentira in lahko se zgodi, da boste lahko presegli dosežke, ki ste jih sami opisali in ustvarili veliko bolj napredne termične posnetke za lov z lastnimi rokami. Dare!

Tisti, ki niso še posebej prijazni z spajkalnikom in izvijačem, ampak radi preživljajo čas v naravi, kot tudi tisti, ki lahko za poklicne namene uporabijo vizualizacijo temperaturnih lastnosti predmetov v območju od 0 do 100 ° C, je priporočljivo, da bodite pozorni na končno polprofesionalno opremo. Na primer, na pametnih telefonih s toplotno napravo Flir One.

Te naprave lahko služijo lovcem in ekstremnim potnikom, saj so primerne, mobilne, sposobne za delo pri temperaturah od 0 do 45 ° C in visoki zračni vlagi. In medtem ko je strošek take naprave ni veliko drugačna od stroškov vseh vrst domače.