Imager to sami. Tepelná kamera z fotoaparátu. Princip provozu snímače

O takovém zařízení, jako je termovizní přístroj, se dnes pravděpodobně všichni slyšeli. Výjimkou budou snad jen malé děti. Další věc spočívá v tom, že ti, kteří toto zařízení viděli "naživu", nejsou tolik, ti, kteří je drželi v rukách - a ještě více. Ale existují i ​​ti, kteří nejen udrželi, ale vytvořili vlastní "domácí" verzi tepelného imageru. Nicméně, bez ohledu na kategorii, kterou považujete za sebe, bude náš článek stejně zajímavý. Nezasvěcený bude schopen porozumět principu fungování snímače a zkušení a esa objeví nové příležitosti pro sebe. Ale pojďme všechno v pořádku.

Teplotní snímač zařízení, který je zařízením pro měření teploty povrchů bezkontaktním způsobem, může významně usnadnit život zástupcům mnoha profesí. Původně vymyšlený pro vojenské účely, toto poměrně složité a drahé zařízení je nyní úspěšně používáno ve většině oblasti činnosti osoba Například v průmyslu - ke kontrole tepelných změn v technologických procesech; v lékařství - pro diagnostiku nemocí; při lovu ptáků a zvířat; ve stavebnictví - identifikovat oblasti úniku tepla nebo naopak místa pro kladení potrubí. A tohle není kompletní záznam tohoto zařízení.

Typy zařízení

Termální snímač - tak požadovaný a multifunkční zařízení který má dva technologické možnosti:

• Stacionární. Zařízení v této kategorii jsou určena pro použití v průmyslových zařízeních za účelem sledování technologických procesů. Chladicí systém dusíku je poměrně častým zařízením, se kterým je vybavena podobná tepelná kamera. Vlastnosti jeho provozních teplot jsou docela působivé: od -40 do +2000 ° C. Základem těchto systémů jsou zpravidla zařízení shromážděná na matricích polovodičových fotodetektorů.

• Přenosný (přenosný). Inovační vývoj umožnil odklon od používání objemného chladicího zařízení, který se přesunul k výrobě tepelných snímačů založených na nezkřílených mikrobolometrech křemíku. Taková zařízení jsou vlastní všem výhodám jejich předchůdců, které zahrnují například malý teplotní krok v měření (0,1 ° C). Je také možné použít termální snímač této třídy pro komplexní vyhodnocovací práce, vyžadující jak snadné použití, tak přenositelnost zařízení. Mnoho přenosných tepelných snímačů má schopnost připojit se k počítači pro rychlé zpracování dat z nich.

Použití termovizního snímače v určité oblasti vyžaduje určité výtisky na požadované výkonnostní charakteristiky tohoto zařízení. Před zakoupením tohoto zařízení byste tedy měli zhodnotit jeho podmínky použití. Pomůže vám v této instrukci. Termální snímač Získané bez řádného seznámení s pravidly provozu nemusí vyhovovat vašim potřebám vůbec. Například tepelné snímače používané při lovu by měly mít nárazuvzdorné tělo z lehké slitiny se stupněm ochrany ne nižší než IP54.

Je žádoucí, aby se jednalo o monoblokový design s displejem na hledáčku a na LCD obrazovce. A viditelná oblast lovných tepelných snímačů by měla dosahovat 1500 m, zatímco ve stavebním průmyslu nejsou tyto požadavky na tepelné zobrazovače.

Princip provozu snímače

Operace snímače je založena na schopnosti jakéhokoli objektu generovat tepelné záření (infračervené záření), jehož intenzita přímo závisí na teplotě objektu. Snímač zachycuje infračervené paprsky na velké vzdálenosti a přeměňuje je na lidsky čitelný tvar. Rozdíl v tepelném záření různých objektů a umožňuje vidět reliéfy ve tmě, stejně jako studené nebo horké proudy. V tomto případě červená barva označuje oblasti s nejvyšší teplotou, černé nebo modré - oblasti s nízkou teplotou.

Musí být pochopen základní rozdíl mezi zařízeními, jako je tepelná kamera a zařízení pro noční vidění. Rozdíl je jejich schopnost vidět ve tmě. Snímač přenáší své vlastní infračervené záření objektů, zatímco zařízení pro noční vidění odráží a zesiluje záření z jiných objektů. To znamená, že je možné provádět funkce nočního vidění s termovizírem, ale budování tepelné mapy pomocí zařízení pro noční vidění není.

Operační algoritmus snímače se skládá ze tří fází:

1. Fixace infračerveného záření.
2. Převedení na hodnoty teploty.
3. Vytvoření termogramu - tepelný obraz objektu, zobrazující rozložení teploty na povrchu objektů.

Tyto akce navíc nastanou okamžitě.

Navzdory poměrně složitému principu provozu tepelného snímače není schéma přenosného zařízení příliš těžkopádné.

Mějte však na paměti, že pro dostatečnou jasnost obrazu na obrazovce je nutná přítomnost speciální optiky s příměsí germania. To je to, co určuje vysoké náklady na profesionální zařízení. Jejich náklady jsou počítány v tisících a někdy i desítkách tisíc dolarů. Souhlaste, poměrně velká částka.

Obrovské možnosti tepelných snímačů již dlouho inspirovaly mnoho mladých lidí k myšlence shromáždění tohoto zařízení vlastním rukama. A naštěstí existují způsoby, jak vytvořit termální snímač s vlastními rukama a vyhnout se tak působivým nákladům. Samozřejmě, pokud nechcete zařízení používat pro profesionální účely.

Tři možnosti pro implementaci imageru doma, uvedeme níže - vyberte, který z nich se vám líbí víc. A snímače pro tepelné snímače a další prvky zařízení lze zakoupit mimo regál.

Číslo varianty 1. Tepelná kamera dělejte sami od fotoaparátu

Tato metoda je založena na skutečnosti, že nejprve matrice všech kamer jsou dokonale pevné infračervené záření což je ve skutečnosti nezbytné pro provoz tepelného imageru. Další věc je, že výrobci fotografických zařízení dělají zařízení vidět totéž jako lidské oko. Za tímto účelem je před matricí umístěn speciální filtr, který absorbuje nebo odráží prakticky veškeré IR záření - "tepelné zrcadlo" nebo horké zrcadlo. Díky tomuto filtru se křivka citlivosti na matrici stává podobná křivce citlivosti lidského oka. Proto je snadné vytvářet termovizní kameru s vlastními rukama z fotoaparátu, stačí provést dvě akce - odstraňte tepelné filtry z fotoaparátu a nainstalujte místo toho filtr viditelného spektra. Nicméně, jak ukazuje praxe, není to vždy nutné.

Rozsah vlastního tepelného imageru

Je možné použít termovizní kameru pro domácí potřeby? Plné Bude takový tepelný snímač vhodný pro stavbu nebo například při lovu? To je pravděpodobné. V každém případě se milovníkům outdoorové rekreace rozhodně bude líbit takové zařízení. Díky tomu budete schopni řídit přiblížení zvířat k táboru v noci, stejně jako v mlze nebo mracích prachu, abyste hledali projíždějící členy skupiny.

Pokud máte k dispozici nepotřebnou zrcadlovku, asi 40 dolarů za infračervený filtr, touhu a schopnost rozebírat kameru, měli byste tuto možnost zkusit.

Číslo varianty 2. Připravte si tepelný snímač s infračervený teploměr a desky Arduino

Myšlenka této metody je velmi jednoduchá. Chcete-li vytvořit teplovzdušný snímač s vlastními rukama, potřebujete levný infračervený teploměr - toto je zařízení, které může na krátkou vzdálenost měřit teplotu určitého místa ve vesmíru a desku Arduino, pomocí níž jej propojujeme s LED diodami RGB z lampy.

Deska Arduino je softwarový a hardwarový nástroj určený pro neprofesionální uživatele k vybudování jednoduchých systémů v oblasti automatizace a robotiky.

Systém naprogramujeme tak, aby světlo žárovky bylo v závislosti na naměřených hodnotách teploměru namalováno v různých barvách. Tradičně řekneme, že teplo odpovídá červené barvě a nízké až modré. Tím, že směřujeme baterku s vestavěným teploměrem k nějakému objektu, automaticky zvýrazníme tento objekt odpovídající barvou v závislosti na jeho teplotě. Pokud přidáte do této sady fotoaparát, nebudete moci nejen vidět teplotu povrchů objektů kolem sebe v barvě, ale také získat snímky, které nejsou horší než ty, které vám umožní vidět i ty nejdražší termální zobrazovače.

Kde mohu použít takový tepelný snímač?

Taková zařízení samozřejmě nejsou stejná jako tepelná zařízení pro lov. Je těžké vytvořit silné zařízení s vlastními rukama. Předložená možnost však může být docela užitečná pro domácí potřeby, zejména proto, že náklady na tento vlastní design nepřevyšují 50 USD.

Číslo varianty 3. Vylepšená domácí tepelná kamera pro fotografování statických objektů

Jeho vývoj pocházel od dvou německých studentů, Max Ritter a Mark Cole. Tito mladí obyvatelé města Mindelheimu vynalezli zařízení, které bylo docela jednoduché k výrobě a získalo cenu za to v roce 2010 na vědeckém a technickém fóru.

Zařízení se skládá ze dvou servopohonů (pro horizontální a vertikální pohyb), řadiče Arduino (zodpovědného za zpracování signálů a přenos dat do PC), modulu snímač přiblížení teploty (například MLX90614-BCI), laserového modulu nebo laserového ukazovátka (bude indikovat oblast snímání), skříně a webové kamery. Budete také potřebovat dva rezistory 4,7 kΩ a stativ.

Fotoaparát hraje roli zvláštního hledáčku oblasti skenování, stejně jako zdroj původního obrazu, každá levná webová kamera zvládne tuto roli (čím menší je, tím lépe).

Data generovaná čidlem lze číst pomocí sběrnic SMBus a PWM. Náš případ také umožňuje použití snímače s indexy BCI. 3V napájecí zdroj. Index BCI označuje typ tvarového faktoru s tryskou, která poskytuje úzký úhel pohledu 5 °.

Montáž

• Umístíme desku Arduino do pouzdra s bateriovým prostorem.
• Servomotor upevňujeme pomocí superglue nebo epoxidu v předním prázdném prostoru desky.
• Druhý servomotor umístíme do rotačního zařízení a upevníme celou konstrukci.
• Připojte infračervený teploměr k Arduino, připojte pro tento zem GND, SDA na PIN4 VIN až 3.3V a SCL na PIN5. Také nainstalujte odpor 4.7 kΩ připojením SDA k 3.3V a SCL na 3.3V.
• Provádíme připojení laserové karty nebo laserového ukazovátka. Je to sledovat, kde probíhá skenování.
• Nainstalujte webovou kameru tak, aby její směr přesně odpovídal směru IR senzoru a laseru.

A to je všechno. Zhotovil jste termokamera se svými vlastními rukama!

Co se hodí

Proces skenování objektu a vydávání tepelné mapy trvá asi minutu, protože snímač skenuje budoucí obraz bodem po bodě. To samozřejmě je pro lovecký proces naprosto zbytečné. Nicméně, tato domácí tepelná kamera pro stavební a další opravy bude velkou pomocí. Může se například použít jako zkušební metoda pro vytápění elektrických přípojek nebo sestav napájecích zdrojů. Zařízení umožňuje nejen zobrazení termogramu, ale i kvantitativních hodnot teplot.

Kromě pomalého provozu snímače má další nevýhodu - pevný kolík k počítači, který je slabě mobilní. Ale v některých případech jsou možnosti zařízení a jeho náklady zcela opodstatněné - u všech komponent budete muset zaplatit ne více než 200 y. e.

Závěry

Z variant, které jsme popsali při sestavování improvizovaných tepelných snímačů, jsou navrženy dva závěry:

1. Je docela možné, abyste si sami vytvořili tepelný snímač.
2. Vlastní tepelná kamera má velmi malý rozsah.

Pokud tedy potřebujete tepelný snímač pro globální účely, stojí za to odložit experimenty a investovat do vysoce kvalitních zařízení. Každý, kdo prostě miluje design a kdo je zcela spokojen s možnostmi domácích produktů, můžete dát radu - shromažďovat, experimentovat a možná že budete schopni překonat úspěchy samo-vyrobených možností, které jsme popsali a vytvořit mnohem pokročilejší termální snímače pro lov s vlastními rukama. Dare!

Ti, kteří nejsou příliš přátelští s páječkou a šroubovákem, ale milují trávení času v přírodě, stejně jako ti, kteří pro profesionální účely mohou využít vizualizaci teplotních vlastností objektů v rozmezí od 0 do 100 ° C, doporučujeme věnovat pozornost dokončenému poloprofesionálnímu vybavení. Například na smartphonech s teplotním snímačem Flir One.

Tato zařízení mohou sloužit službě lovců a extrémních cestujících, protože jsou pohodlné, mobilní, schopné pracovat při teplotách od 0 do 45 ° C a vysoké vlhkosti vzduchu. A zatímco náklady na takové zařízení není příliš odlišné od nákladů na všechny druhy domácích.