Направете го сами. Термокамера от камерата. Принципът на работа на камерата

За такова устройство като термовизионна камера, днес всеки вероятно е чувал. Изключение, може би, ще бъдат само малки деца. Друго нещо е, че онези, които видяха това устройство "жив", не са толкова много, тези, които го държаха в ръцете си - и още повече. Но има и такива, които не само държат, но и създават своя собствена "домашна" версия на термовизионната камера. Въпреки това, каквато и категория да смятате за себе си, нашата статия ще ви бъде интересна. Непосветените ще могат да разберат принципа на действие на камерата, а опитите и асата ще открият нови възможности за себе си. Но нека да подредим всичко.

Топловизорът на устройството, като устройство за измерване на температурата на повърхностите чрез безконтактен метод, може значително да улесни живота на представителите на много професии. Първоначално измислена за военни цели, това доста сложно и скъпо устройство вече успешно се използва в повечето случаи области на дейност човек. Например в промишлеността - за контрол на топлинните промени по време на технологичните процеси; в медицината - за диагностика на заболявания; при лов на птици и животни; в строителството - да се идентифицират области на изтичане на топлина или, обратно, места за полагане на тръби. И това не е пълен запис на това устройство.

Видове устройства

Топлинна камера - така се изисква и многофункционално устройство който има две технологични възможности за проектиране:

• Стационарни. Устройствата от тази категория са предназначени за използване в промишлени предприятия с цел наблюдение на технологичните процеси. Азотната охладителна система е доста често срещано приспособление, с което е оборудван подобен термовизионна камера. Характеристиките на работните му температури са доста впечатляващи: от -40 до +2000 ° C. В основата на тези системи по правило се използват устройства, монтирани на матрици от полупроводникови фотодетектори.

• Преносим (преносим). Иновативните разработки позволиха да се премине от използването на обемисто охлаждащо оборудване, като се премине към производството на термовизионни камери на базата на неохладени силиконови микроболометри. Такива устройства имат всички предимства на своите предшественици, които включват например малка температурна стъпка при измерването (0.1 ° С). Също така е възможно да се използва термовизионна камера от този клас за сложна работа по оценяване, която изисква както лекота на използване, така и преносимост на устройството. Много преносими термовизионни камери имат възможност да се свързват към компютър за бърза обработка на данните от тях.

Използването на термовизионна камера в определена област налага определени отпечатъци върху желаните характеристики на това устройство. Затова, преди да закупите това устройство, трябва да оцените условията му за употреба. Ще ви помогне в тази инструкция. Топловизор Придобита без правилно запознаване с правилата за работа, тя може да не отговаря на вашите нужди. Например термовизионните камери, използвани в лова, трябва да имат противоударно тяло от лека сплав със степен на защита, не по-ниска от IP54.

Желателно е това да е моноблок с дисплей на визьора и LCD екрана. А видимата гама от ловни термовизионни камери трябва да достигне 1500 м, докато в строителната индустрия такива изисквания не са наложени на термовизионните камери.

Принципът на работа на камерата

Работата на камерата се основава на способността на всеки обект да генерира топлинно излъчване (инфрачервено лъчение), чиято интензивност зависи пряко от температурата на обекта. Камерата улавя инфрачервените лъчи на големи разстояния, превръщайки ги в четлива за човека форма. Разликата в топлинното излъчване на различни обекти и ви позволява да видите релефите в тъмното, както и студените или горещите потоци. В този случай червеният цвят показва най-високите температурни зони, черно или синьо - области с ниска температура.

Фундаменталната разлика между устройства като термовизионна камера и устройство за нощно виждане трябва да бъде разбрана. Разликата е в способността им да виждат в тъмното. Камерата предава собственото си инфрачервено излъчване на обекти, докато устройството за нощно виждане отразява и усилва радиацията от други обекти. Това означава, че е възможно да се изпълняват функциите на устройство за нощно виждане с термовизионна камера, но изграждането на топлинна карта с устройство за нощно виждане не го прави.

Алгоритъмът на работа на камерата се състои от три етапа:

1. Фиксиране на инфрачервено лъчение.
2. Преобразуване в температурни стойности.
3. Формиране на термограма - термичен образ на обекта, който показва разпределението на температурата по повърхността на обектите.

Освен това, тези действия се случват незабавно.

Въпреки доста сложния принцип на работа на термовизионната камера, схемата на преносимото устройство не е твърде тромава.

Все пак, имайте предвид, че за достатъчна яснота на изображението на екрана се изисква наличието на специална оптика, с примес от германий. Това е, което диктува високата цена на професионалните устройства. Цената им се изчислява в хиляди, а понякога и десетки хиляди долари. Съгласен съм, доста голяма сума.

Огромните възможности на термовизорите отдавна са вдъхновили много млади хора към идеята за сглобяване на това устройство със собствените си ръце. И, за щастие, има начини да направите термовизионна камера със собствените си ръце и да избегнете такива впечатляващи разходи. Разбира се, ако не възнамерявате да използвате устройството за професионални цели.

Три варианта за реализиране на камерата вкъщи, ние даваме по-долу - изберете коя от тях харесвате повече. А сензорите за термовизионни камери и други елементи на устройството могат да се закупят извън магазина.

Вариант номер 1. Термалният фотоапарат прави сам от камерата

Този метод се основава на факта, че първоначално матриците на всички камери са напълно фиксирани инфрачервена радиация което, всъщност, е необходимо за работата на термовизионната камера. Друго нещо е, че производителите на фототехника правят устройствата да виждат същото нещо като човешкото око. За да се направи това, пред матрицата се поставя специален филтър, който абсорбира или отразява практически цялата инфрачервена радиация - „термичното огледало“ или горещото огледало. Благодарение на този филтър, кривата на чувствителността на матрицата става подобна на кривата на чувствителност на човешкото око. Ето защо е лесно да се направи термовизионна камера със собствените си ръце от камерата, просто трябва да извършите две действия - премахнете топлинните филтри от камерата и вместо това инсталирайте филтър с видим спектър. Въпреки това, както показва практиката, последното не винаги е необходимо.

Обхват на самостоятелно направения термовизиограф

Възможно ли е да се използва термовизионна камера, направена по този начин за вътрешни нужди? Това е. Ще бъде ли такъв термовизионна камера подходяща за строителство или например при лов? Вероятно е. Във всеки случай, любителите на отдих на открито определено ще харесат такова устройство. С него можете да контролирате приближаването на животните към вашия лагер през нощта, както и в мъглата или облаците от прах, за да потърсите изгубените членове на групата.

Ако имате излишен SLR на ваше разположение, около $ 40 за IR филтър, желание и възможност за разглобяване на камерата, тогава трябва да опитате тази опция.

Вариант номер 2. С помощта на термовизионна камера инфрачервен термометър и дъски Arduino

Идеята на този метод е много проста. За да създадете термовизионна камера със собствените си ръце, ви е необходим евтин инфрачервен термометър - това е устройство, което може да измерва температурата на определена точка в пространството на кратко разстояние и платка Arduino, чрез която я свързваме с RGB-LED от лампа.

Платката Arduino е софтуерно и хардуерно средство, предназначено за непрофесионални потребители за изграждане на прости системи в областта на автоматизацията и роботиката.

Да програмираме системата така, че лампата да се боядисва в различни цветове в зависимост от показанията на термометъра. Нека да направим традиционно, че топлината отговаря на червения цвят, а ниското - на синьото. По този начин, насочвайки фенерчето с вграден термометър към който и да е обект, ние автоматично маркираме този обект с подходящ цвят, в зависимост от неговата температура. Ако добавите камера към този комплект, ще можете не само да видите температурата на повърхностите на обектите около вас в цвят, но и да получите изображения, които не са по-лоши от тези, които дори най-скъпите термовизионни камери ви позволяват да видите.

Къде мога да използвам такава термовизионна камера?

Разбира се, такива устройства не са същите като термовизори за лов. Трудно е да направите мощен уред със собствените си ръце. Но представената опция може да бъде доста полезна за вътрешни нужди, особено след като цената на този самостоятелен дизайн не надвишава 50 долара.

Вариант номер 3. Подобрена домашна термовизионна камера за заснемане на статични обекти

Неговото развитие идва от двама германски студенти, Макс Ритър и Марк Коул. Тези млади жители на град Минделхайм измислиха устройство, което беше доста просто за производство и получи награда за нея през 2010 г. на научно-технически форум.

Устройството се състои от два серво задвижвания (за хоризонтално и вертикално движение), контролер Arduino (отговарящ за обработка на сигнали и прехвърляне на данни към компютър), модул сензор за близост температури (например MLX90614-BCI), лазерен модул или лазерна показалка (ще покаже областта на сканиране), корпуса и уеб камерата. Също така ще ви трябват два 4.7 kΩ резистора и триножник.

Камерата играе ролята на своеобразен визьор на сканиращата област, както и на източника на оригиналното изображение, всяка евтина уеб камера може да се справи с тази роля (колкото по-малка е тя, толкова по-добре).

Данните, генерирани от сензора, могат да бъдат прочетени чрез SMBus и PWM шини. Нашият случай позволява и използването на сензор с BCI индекси. 3V захранване. Индексът BCI показва вида на форм-фактора с дюза, която осигурява тесен ъгъл на видимост от 5 °.

монтаж

• Поставяме дъската Arduino в кутията с отделението за батерията.
• Ние фиксираме сервомотора с помощта на суперклея или епоксидна смола в предното празно пространство на дъската.
• Поставяме втория сервомотор в ротационно устройство и закрепваме цялата конструкция.
• Свържете инфрачервен термометър към Arduino, свързвайки за тази земя към GND, SDA към PIN4 VIN на 3.3V и SCL към PIN5. Също така инсталирайте резистор 4.7 kΩ чрез свързване на SDA към 3.3V и SCL към 3.3V.
• Извършваме свързването на лазерната карта или лазерната показалка. Това е, за да следите къде в момента се извършва сканирането.
• Инсталирайте уеб камерата така, че посоката й точно да съвпада с посоката на инфрачервения сензор и лазера.

И това е всичко. Направи си термовизионна камера със собствените си ръце!

За какво ще се побере

Процесът на сканиране на обект и издаване на топлинна карта отнема около минута, защото сензорът сканира бъдещото изображение по точка. Това, разбира се, е абсолютно безполезно за ловния процес. Въпреки това, тази самоделна термовизионна камера за строителство и други ремонти ще бъде от голяма полза. Например, той може да се използва като метод за изпитване за отопление на електрически връзки или мощностни възли. Устройството позволява не само да се види термограмата, но и количествените стойности на температурите.

В допълнение към бавната работа на камерата има и друг недостатък - твърд клин към компютъра, което го прави слабо мобилен. Но в някои случаи възможностите на устройството и неговите разходи са напълно оправдани - за всички компоненти ще трябва да платите не повече от 200 години. д.

данни

От описаните от нас варианти за сглобяване на импровизирани термовизионни апарати се предлагат две заключения:

1. Напълно е възможно самият да направи термовизионна камера.
2. Самостоятелният термовизионен апарат има много тесен обхват.

Следователно, ако имате нужда от термовизионна камера за глобални цели, си струва да отложите експериментите и да инвестирате в висококачествено оборудване. Всеки, който просто обича да проектира и кой е напълно доволен от възможностите на домашно приготвени продукти, можете да дадете съвети - събирайте, експериментирайте и може да се окаже, че ще можете да надминете постиженията на описаните от нас самостоятелни опции и да създадете много по-усъвършенствани термовизори за лов със собствените си ръце. Давайте!

Тези, които не са особено приятелски настроени с поялник и отвертка, но обичат да прекарват времето си в природата, както и тези, които за професионални цели могат да използват визуализацията на температурните свойства на обекти в диапазона от 0 до 100 ° C, се препоръчва да се обърне внимание на готовата полупрофесионална техника. Например, на смартфони с термовизионна камера Flir One.

Тези устройства могат да служат добре на ловците и екстремните пътници, тъй като са удобни, мобилни, способни да работят при температури от 0 до 45 ° C и висока атмосферна влажност. И докато цената на такова устройство не е много по-различна от цената на всички видове домашно приготвени.