Imager to napravi sam. Toplinski fotoaparat s fotoaparata. Princip rada uređaja za snimanje

O takvom uređaju kao što je termalna kamera, danas su svi vjerojatno čuli. Iznimka će možda biti samo mala djeca. Druga stvar je da oni koji su vidjeli ovaj uređaj "živ" nisu toliko, oni koji su ga držali u rukama - a još više. No, postoje i oni koji ne samo da su zadržali, već su stvorili i vlastitu "kućnu" verziju termalnog uređaja. Međutim, bez obzira na kategoriju koju smatrate, naš će vam članak ionako biti zanimljiv. Neupućeni će moći razumjeti princip djelovanja slike, a iskusni i asovi će otkriti nove mogućnosti za sebe. Ali neka sve bude u redu.

Termostat uređaja, kao uređaj za mjerenje temperature površina beskontaktnom metodom, može znatno olakšati život predstavnicima mnogih zanimanja. Izvorno izmišljen za vojne svrhe, ovaj vrlo složen i skup uređaj danas se uspješno koristi u većini područja djelovanja osoba. Na primjer, u industriji - za kontrolu toplinskih promjena tijekom tehnoloških procesa; u medicini - za dijagnosticiranje bolesti; pri lovu na ptice i životinje; u izgradnji - identificirati područja propuštanja topline ili, obrnuto, mjesta za polaganje cijevi. A ovo nije cjelovita evidencija o ovom uređaju.

Vrste uređaja

Toplinska kamera - tako zahtijevana i višenamjenski uređaj koja ima dvije mogućnosti tehnološkog dizajna:

• Miruje. Uređaji ove kategorije namijenjeni su za uporabu u industrijskim postrojenjima u svrhu praćenja tehnoloških procesa. Sustav za hlađenje dušikom je prilično čest uređaj s kojim je opremljen sličan termalni uređaj. Karakteristike radne temperature su prilično impresivne: od -40 do +2000 ° C. Osnova tih sustava su, u pravilu, uređaji koji su sastavljeni na matricama poluvodičkih fotodetektora.

• Prijenosni (prijenosni). Inovativni razvoj omogućio je odmak od uporabe glomazne opreme za hlađenje, premjestivši se na proizvodnju toplinskih kamera na temelju nehlađenih silikonskih mikrobolometara. Takvi uređaji su svojstveni svim prednostima njihovih prethodnika, koji uključuju, na primjer, mali temperaturni korak u mjerenju (0,1 ° C). Također je moguće koristiti termalni uređaj za snimanje ove klase za složene radove vrednovanja, koji zahtijevaju jednostavnost korištenja i prenosivost uređaja. Mnogi prijenosni termalni aparati imaju mogućnost povezivanja s računalom radi brze obrade podataka s njih.

Korištenje toplinske slike u određenom području nameće određene ispise na željene karakteristike izvedbe ovog uređaja. Stoga, prije kupnje ovog uređaja, trebali biste procijeniti njegove uvjete uporabe. Pomoći će u ovom uputstvu. Toplinska kamera Nabavljen bez pravilnog upoznavanja s pravilima rada, možda uopće ne odgovara vašim potrebama. Primjerice, termalni fotoaparati koji se koriste u lovu trebaju imati tijelo otporno na svjetlo legure sa stupnjem zaštite koji nije niži od IP54.

Poželjno je da se radi o monoblok dizajnu s prikazom na tražilu i LCD zaslonu. A vidljivi raspon lovačkih termovizija trebao bi doseći 1500 m, dok u građevinskoj industriji takvi zahtjevi nisu nametnuti toplinskim snimcima.

Princip rada uređaja za snimanje

Rad uređaja se temelji na sposobnosti bilo kojeg objekta da generira toplinsko zračenje (infracrveno zračenje), čiji intenzitet izravno ovisi o temperaturi objekta. Fotoaparat snima infracrvene zrake na velikim udaljenostima, pretvarajući ih u ljudski čitljiv oblik. Razlika u toplinskom zračenju različitih objekata i omogućuje vam da vidite reljefe u mraku, kao i hladne ili vruće struje. U tom slučaju, crvena boja označava područja s najvišom temperaturom, crno ili plavo - područja s niskom temperaturom.

Treba razumjeti temeljnu razliku između uređaja kao što su termalni uređaj za snimanje i uređaj za noćni vid. Razlika je u njihovoj sposobnosti da vide u mraku. Uređaj za prijenos slike šalje vlastito infracrveno zračenje objekata, dok uređaj za noćno gledanje reflektira i pojačava zračenje drugih objekata. To jest, moguće je izvršiti funkcije uređaja za noćni vid s termalnom napravom, ali izgradnja toplinske mape pomoću uređaja za noćni vid ne.

Algoritam rada uređaja za snimanje sastoji se od tri faze:

1. Učvršćivanje infracrvenog zračenja.
2. Pretvaranje u temperaturne vrijednosti.
3. Formiranje termograma - toplinska slika objekta, prikazivanje raspodjele temperature na površinama objekata.

Štoviše, te se akcije događaju odmah.

Usprkos prilično kompliciranom principu rada toplinske kamere, shema prijenosnog uređaja nije previše glomazna.

Međutim, imajte na umu da je za dovoljnu jasnoću slike na zaslonu potrebna prisutnost posebne optike, s dodatkom germanija. To diktira visoku cijenu profesionalnih uređaja. Njihov trošak izračunava se u tisućama, a ponekad i na desetke tisuća dolara. Slažem se, prilično veliki iznos.

Ogromne mogućnosti termovizijskih kamera dugo su inspirirale mnoge mlade ljude na ideju da sami naprave ovaj uređaj. I, na sreću, postoje načini da vlastitim rukama napravite termalnu opremu i izbjegnete tako impresivne troškove. Naravno, ako ne namjeravate koristiti uređaj za profesionalne svrhe.

Tri opcije za implementaciju slike kod kuće, dajemo u nastavku - odaberite koju želite više. Senzori za termalne aparate i druge elemente uređaja mogu se kupiti izvan police.

Opcija broj 1. Toplinska kamera to radi sama od fotoaparata

Ova metoda se temelji na činjenici da su u početku matrice svih kamera savršeno fiksirane infracrveno zračenje što je, u stvari, neophodno za rad termičke kamere. Druga stvar je da proizvođači foto opreme naprave uređaje da vide istu stvar kao i ljudsko oko. Da bi se to postiglo, ispred matrice se nalazi poseban filtar koji apsorbira ili reflektira praktički svo IR zračenje - “termalno zrcalo” ili vruće zrcalo. Zahvaljujući ovom filtru, krivulja osjetljivosti matrice postaje slična krivulji osjetljivosti ljudskog oka. Zbog toga je lako napraviti termalni fotoaparat vlastitim rukama s fotoaparata, samo trebate izvršiti dvije radnje - uklonite filtre topline iz fotoaparata i umjesto toga instalirajte vidljivi filtar spektra. Međutim, kao što praksa pokazuje, ovo drugo nije uvijek potrebno.

Opseg samoupravljane termalne kamere

Može li se na ovaj način koristiti termoagregat za kućne potrebe? To je. Hoće li takva toplinska kamera biti prikladna za gradnju ili, na primjer, za lov? To je vjerojatno. U svakom slučaju, ljubitelji rekreacije na otvorenom će sigurno voljeti takav uređaj. Njime ćete moći kontrolirati prilaz životinja u vaš kamp noću, kao i maglu ili oblake prašine kako biste tražili članove grupe.

Ako imate nepotreban SLR na raspolaganju, oko 40 dolara za IR filter, želju i mogućnost rastavljanja fotoaparata, onda biste trebali isprobati ovu opciju.

Opcija broj 2. Služi za termičku sliku infracrveni termometar i Arduino ploče

Ideja ove metode je vrlo jednostavna. Da biste vlastitim rukama stvorili termalnu kameru, potreban vam je jeftin infracrveni termometar - to je uređaj koji može mjeriti temperaturu određene točke u prostoru na kratkoj udaljenosti i Arduino ploču preko koje je povezujemo s RGB-LED lampicama.

Arduino ploča je softverski i hardverski alat dizajniran za neprofesionalne korisnike za izgradnju jednostavnih sustava u području automatizacije i robotike.

Programiramo sustav tako da svjetlo žarulje bude obojeno u različitim bojama, ovisno o očitanju termometra. Učinimo tradicionalno da toplina odgovara crvenoj boji, a niska plavoj. Dakle, usmjeravanjem svjetiljke s ugrađenim termometrom na bilo koji objekt, automatski označavamo ovaj objekt odgovarajućom bojom, ovisno o njezinoj temperaturi. Ako ovom fotoaparatu dodate kameru, nećete moći samo vidjeti temperaturu površina oko sebe u boji, nego ćete dobiti i slike koje nisu lošije od onih koje vam i najskuplji termalni fotoaparati mogu vidjeti.

Gdje mogu koristiti takvu termalnu opremu?

Naravno, takvi uređaji nisu isto što i termički uređaji za lov. Teško je napraviti snažan uređaj vlastitim rukama. No, prikazana opcija može biti vrlo korisna za domaće potrebe, pogotovo zato što trošak ovog dizajna koji je sam napravio nije veći od 50 USD.

Opcija broj 3. Poboljšana domaća toplinska kamera za snimanje statičkih objekata

Njegov razvoj došao je od dva njemačka studenta, Maxa Rittera i Marka Colea. Ti mladi stanovnici grada Mindelheima izumili su uređaj koji je bio vrlo jednostavan za proizvodnju i za njega je 2010. dobio nagradu na znanstvenom i tehničkom forumu.

Uređaj se sastoji od dva servo pogona (za horizontalno i vertikalno pomicanje), Arduino kontrolera (odgovornog za obradu signala i prijenos podataka na PC), modul senzor blizine temperature (na primjer, MLX90614-BCI), laserski modul ili laserski pokazivač (označava područje skeniranja), kućište i web-kameru. Također ćete trebati dva 4.7 kΩ otpornika i tronožac.

Kamera ima ulogu osebujnog tražila područja skeniranja, kao i izvorne slike, svaka jeftina web kamera može podnijeti tu ulogu (što je manja, to bolje).

Podaci koje generira senzor mogu se očitati pomoću SMBus i PWM sabirnica. Naš slučaj također omogućuje korištenje senzora s BCI indeksima. 3V napajanje. Indeks BCI pokazuje vrstu faktora oblika s mlaznicom koja pruža uski kut gledanja od 5 °.

zbor

• Arduino ploču stavljamo u kućište s odjeljkom za bateriju.
• Servomotor popravljamo pomoću super-ljepila ili epoksida u prednjem praznom prostoru ploče.
• Drugi servomotor stavljamo u rotacijski uređaj i pričvršćujemo cijelu konstrukciju.
• Spojite infracrveni termometar na Arduino, spajajući za ovo Zemlju na GND, SDA na PIN4 VIN na 3.3V i SCL na PIN5. Također instalirajte 4,7 kΩ otpornik spajanjem SDA na 3.3V i SCL na 3.3V.
• Povezujemo lasersku karticu ili laserski pokazivač. Ovo je kako biste pratili gdje se trenutno skeniranje odvija.
• Instalirajte web-kameru tako da se njezin smjer točno poklapa s smjerom IR senzora i lasera.

I to je sve. Napravili ste termalnu opremu vlastitim rukama!

Za ono što će stati

Proces skeniranja objekta i izdavanje karte topline traje oko minutu, jer senzor skenira buduću sliku točku po točku. To je, naravno, apsolutno beskorisno za proces lova. Međutim, ova domaća termička kamera za građevinske i druge popravke bit će od velike pomoći. Na primjer, može se koristiti kao metoda ispitivanja za grijanje električnih spojeva ili sklopova napajanja. Uređaj omogućuje ne samo vidjeti termogram, već i kvantitativne vrijednosti temperature.

Osim sporog rada imager ima još jedan nedostatak - tvrdi klin na PC, što ga čini slabo mobilnim. No, u nekim slučajevima, mogućnosti uređaja i njegov trošak su potpuno opravdani - za sve komponente morat ćete platiti ne više od 200 y. e.

nalazi

Iz opisanih varijanti montaže improviziranih termičkih snimaka predlažu se dva zaključka:

1. Sasvim je moguće napraviti termalni uređaj.
2. Samostalni termalni uređaj ima vrlo uski opseg.

Stoga, ako vam je potrebna toplinska kamera za globalne svrhe, vrijedi odgoditi eksperimente i ulagati u visokokvalitetnu opremu. Svatko tko samo voli dizajnirati i tko je u potpunosti zadovoljan s mogućnostima domaćih proizvoda, možete dati savjete - skupljati, eksperimentirati, a može biti da ćete moći nadmašiti dostignuća samousavršenih opcija koje smo mi opisali i stvoriti mnogo naprednije termovizije za lov vlastitim rukama. Ići za to!

Oni koji nisu osobito prijateljski sa lemilicom i odvijačem, ali vole provoditi vrijeme u prirodi, kao i oni koji u profesionalne svrhe mogu koristiti vizualizaciju temperaturnih svojstava objekata u rasponu od 0 do 100 ° C, preporučljivo je obratiti pozornost na gotovu poluprofesionalnu opremu. Na primjer, na pametnim telefonima s termalnim fotoaparatom Flir One.

Ovi uređaji mogu dobro poslužiti lovcima i ekstremnim putnicima, jer su prikladni, pokretni, sposobni za rad na temperaturama od 0 do 45 ° C i visokoj atmosferskoj vlazi. I dok trošak takvog uređaja nije mnogo drugačiji od troškova svih vrsta domaće proizvodnje.