Тепловизор своими руками: как сделать из фотоаппарата или веб-камеры

Своими руками

Возможно ли сделать тепловизор своими руками?

Такая необходимость стать новыми кулибинами в нашей стране связана с очень высокой стоимостью этих профессиональных подразделений. При сборке по принципу «сделай сам» цена на самодельную тепловизионную камеру падает даже не в разы, а на порядки.

Несмотря на достаточно сложный принцип работы, собрать прибор можно дома, а подавляющее большинство необходимых датчиков (например, популярный MLX90614ESF) можно легко приобрести на таких сайтах, как e-bay. Таким образом, основной проблемой является оптика, необходимая для точной настройки изображения на приемном экране.

Тем более, что оптика специализирована за счет использования в составе редкоземельных элементов (чаще всего германия) — и сейчас сделать ее в квартире без уникальных технических навыков и глубоких знаний физики нереально.

Тепловизор на охоте

Влияние тепловизионной камеры на охоту

Однако для этого есть простое решение – и заключается оно в использовании готовых оптических систем со всех устройств, в которых они присутствуют (цифровые камеры, веб- и обычные видеокамеры и так далее).

Принцип работы

Основное назначение тепловизионной камеры — определение температуры различных объектов на расстоянии. Проверка осуществляется в инфракрасном спектре. Это устройство работает одинаково при дневном, искусственном или ночном освещении. Погодные условия, повышенная влажность, температура окружающих предметов не могут повлиять на работу.

Любые перепады температур, даже сотые доли градуса, учитываются и передаются на экран более светлой окрашенной областью. Военные и охотники используют прибор для идентификации живых объектов: людей, животных. В промышленности основным назначением этого прибора является контроль изменения температуры работающих установок, механизмов и устройств.

Принцип работы тепловизионной камеры

Принцип работы тепловизионной камеры основан на обнаружении инфракрасного излучения объекта. У каждого объекта есть свое магнитное поле. Его частью является инфракрасное излучение, которое передается при определенной температуре. Именно это излучение проходит через линзу из германия.

Объективы из обычного стекла не способны пропускать инфракрасное излучение, поэтому различное съемочное оборудование и сенсоры оснащаются специальной чувствительной матрицей. Пропущенный ток поступает на чувствительную матрицу. Поверхность этого элемента оснащена высокочувствительными диодами.

Попадающий на них инфракрасный спектр изменяет электрическое сопротивление диодов. Данные об электрическом сопротивлении каждого элемента передаются на микропроцессор. После обработки процессор отправляет окончательный результат на монитор. На экране появляется изображение, позволяющее визуально оценить температуру объекта.

Кроме того, для температуры в каждой секции дано цифровое обозначение.

На дисплее тепловизора изображение представляет собой размытый силуэт, который проявляется в разных тонах. Чем выше температура, тем ярче цвет. Вот как инфракрасный поток влияет на сопротивление диодов.

Тепловизионные камеры могут быть переносными или стационарными.

  1. Портативные в основном используются в виде дополнительного оборудования для военных, охотников, оперативников в компаниях. С их помощью определяют местонахождение живых или пострадавших людей и животных. Также определяется состояние отдельных инструментов или оборудования.
  2. Стационарные устройства более функциональны. Они могут входить в состав охранных и противопожарных систем, контролировать температуру различных устройств и механизмов. Часто они оснащены дистанционным управлением и возможностью включать или выключать устройства, находящиеся под их управлением.

Любая тепловизионная камера – это дорогое профессиональное оборудование. Очень часто его очень сложно достать для ежедневного использования. Именно поэтому многие делают тепловизор своими руками. Ниже приведены наиболее эффективные варианты.

Матрица

Его называют датчиком, детектором, ИК-приемником. Матрица является основной частью изделия. Его задача – прием теплового излучения с последующим преобразованием его в электрические сигналы. Как цифровая матрица, она состоит из точек, называемых пикселями. В начале нашего повествования мы познакомились с изобретением Сэмюэля Пьерпонта Лэнгли, получившим название болометр.

В зависимости от назначения матрицы имеют разную чувствительность, дальность наблюдения и разрешающую способность.

Матрицы стационарных приборов с повышенной чувствительностью и дальностью наблюдения около 10 км способны к перегреву. Во избежание преждевременного выхода из строя их делают охлаждаемыми. Портативные и миниатюрные детекторы не требуют охлаждения. Но по чувствительности, дальности и другим параметрам они значительно хуже стационарных.

Характеристики объектива

Поскольку кварцевое стекло не пропускает солнечный свет, линзы снабжены германиевыми линзами. Основными характеристиками этого элемента являются его диаметр, относительное отверстие (F), светопропускание в инфракрасном диапазоне. От этого напрямую зависит величина термочувствительности и четкость изображения.

Портативные изделия чаще всего комплектуются объективами диаметром 30, 40 и 50 мм и далее – 75 и 100 мм. По числу F наиболее четкие изображения дают объективы с F в пределах от 1,0 до 1,2 единиц.

Особенности дисплея

Небольшой экран для наблюдения за контуром и температурой объекта и фона. Четкость изображения увеличивается с увеличением разрешения экрана. Изображение отображается в цвете или черно-белом, с 256 оттенками серого. Доступно несколько режимов отображения:

  • полноэкранный;
  • увеличивать;
  • картины;
  • кадр в кадре.

Сложность изготовления тепловизора

Это устройство улавливает инфракрасное излучение, испускаемое животными. На практике опытные охотники используют прибор не для быстрого поиска добычи, а для нахождения подранков. Для других целей прибор не подходит, так как радиус действия ограничен чувствительностью.

С точки зрения конструкции тепловизионная камера во многом похожа на классическую цифровую камеру. В конструкции используются следующие компоненты:

  • светочувствительная матрица. Состоит из множества фотоэлементов, фиксирующих разницу спектра изображения в области оптической системы;
  • оптическая система. Необходим для фокусировки изображения, а также для перенаправления его на приемное устройство;
  • блок обработки информации;
  • дисплей для отображения графической информации.

Создание тепловизионной камеры
Основная сложность изготовления тепловизионной камеры заключается в материалах, используемых в процессе изготовления светочувствительной матрицы и оптической системы. Эти компоненты можно приобрести отдельно и самостоятельно настроить для совместной работы.

Варианты адаптации других устройств

Можно найти множество вариантов переделки стандартных камер и видеокамер, а также других устройств, чтобы они могли выполнять функции тепловизионной камеры. Добиться идеальной замены невозможно, так как в этом случае производители сделают этот вариант базовым для оборудования.

Максимум, чего можно добиться при переделке камеры, это режим ночной фотосъемки на расстоянии до 2-х метров.

Цифровая камера

Несмотря на некоторое сходство в конструкции, сделать из цифрового фотоаппарата полноценную тепловизионную камеру весьма проблематично. Демонтаж фильтра, работающего в ИК-диапазоне, не даст желаемого результата. Негативные последствия такой операции – быстрый выход из строя матрицы и увеличение уровня цветового шума.

Снятие ИК-фильтра с цифровой камеры
Кроме того, вы можете столкнуться со следующими проблемами:

  • для работы специальной матрицы требуется особая система охлаждения, которой нет в бытовой технике;
  • чувствительность матрицы в устройстве не рассчитана на восприятие инфракрасного диапазона. То есть его необходимо заменить на соответствующий;
  • программное обеспечение устройства не позволит корректно обработать полученное изображение — потребуется прошивка.

Если учесть все эти нюансы, в результате получится тепловизионное изображение не очень высокого качества. Дальность будет минимальной, а высокая ошибка изображения не позволит нормально охотиться.

Web-камера

Альтернативой могло бы стать устройство, регистрирующее тепловое излучение животных и птиц с веб-камеры.

Для воспроизведения необходимо приобрести специальный комплект, в который входят следующие предметы:

  • плата arduino для передачи изображений;
  • два серводвигателя, необходимые для вертикального и горизонтального перемещения камеры;
  • датчик температуры MLX90614;
  • фотоаппарат и лазерный целеуказатель (для использования в качестве тепловизионного прицела на охоте).

Схема тепловизора из веб-камеры
После установки устройство сможет обнаруживать тепловое излучение на расстоянии до 30 метров. Также можно попробовать сделать бинокль с тепловизором для охоты с помощью веб-камер.

Инфракрасный термометр

Своими руками устройство можно сделать и с помощью платы Ардуино и инфракрасного термометра. Для этого нужно взять хороший инфракрасный термометр, так как известно, что он может измерять температуру на определенном расстоянии, и подключить его к светодиодам от фонарика через плату Arduino.

Свечи для этого следует брать из качественных продуктов. Если вы купите дешевую модель, тепловая камера будет такой же. Плата Arduino — это устройство, предназначенное для построения простых схем в робототехнике и автоматизации. Используется неспециалистами в этих областях.

Запрограммируйте доску так, чтобы свет фонарика менялся в зависимости от температуры объекта.

Предположим, что холодные объекты — синие, живые — красные, а нейтральные — зеленые. Таким образом, при наведении устройства разные объекты будут иметь соответствующий цвет. К устройству можно подключить цифровой экран, и получать изображение с качеством не хуже дорогих моделей готовых тепловизоров.

Инфракрасный термометр тепловизионная камера
Так что вполне можно самостоятельно сделать охотничью тепловизионную камеру. И если стоимость прибора в магазинах от 19 000 рублей, то самодельный прибор обойдется вам от 2 до 5 тысяч. Окончательная стоимость определяется комплектующими.

Например, стоимость платы Arduino от 150 рублей, зависит от качества, на светодиодный фонарик нужно потратить от 500 до 2000 рублей, а приличный экран можно купить по цене 1000-1500 рублей.

Покупка «девайса» для телефона

В последнее время стали популярны бытовые тепловизоры, которые стремятся приспособить для охоты. На практике их можно использовать только для поиска подранка, так как они имеют ограничение по дальности. Такие модели чаще всего используются для расчета теплопотерь дома или анализа системы отопления.

Ярким примером такого действия является тепловизионная камера Seek Thermal, работающая в паре со смартфоном.

Поиск тепловизионной камеры + смартфон
Однако для анализа актуальности использования устройства на охоте следует ознакомиться с техническими характеристиками устройства:

  • заявленная дальность обнаружения до 550 метров, но только при отсутствии большого количества тепловых объектов и тумана;
  • чувствительность — 70 мК;
  • наличие цветной подсветки.

Цена такой модели от 17 тысяч рублей.

Профессиональную охотничью тепловизионную камеру рекомендуется приобретать только в том случае, если она действительно необходима.

Прежде чем принимать решение о целесообразности изготовления устройства самостоятельно, просчитайте затраты и сравните с покупным устройством. Составьте полный список деталей и тщательно спланируйте все свои действия.

Самодельные устройства

Самодельная тепловизионная камера может быть очень популярна среди охотников. Прибор поможет определить местонахождение животных в темное время суток.

При этом на работу устройства не повлияют погода, температура окружающей среды, различные инородные тела: нагретые камни, деревья и вода. Далее мы представим несколько вариантов, как сделать тепловизор для охоты своими руками.

Фотоаппарат

В основном все электронные камеры оснащены чувствительной инфракрасной матрицей. Но для того, чтобы этот спектр не влиял на качество фотосъемки, аппарат оснащен термофильтром, поглощающим излучение. Поэтому все, что нужно, это просто убрать этот фильтр и немного модернизировать само устройство.

Камера

Для работы нужно:

  1. Полностью функционирующая камера с ЖК-экраном.
  2. 2 инфракрасных светодиода. Они должны иметь мощность не менее 5 Вт.
  3. Радиаторы охлаждения.
  4. Микропереключатель.
  5. Регулятор напряжения.

Чтобы сделать тепловизор своими руками из фотоаппарата, необходимо следовать следующей инструкции:

  1. Выкрутите все крепежные винты из задней крышки устройства.
  2. Разберите крышку.
  3. Снимите экран.
  4. Отсоедините все электропроводящие кабели.Начало разборки
  5. Снимите переднюю панель, микрофон.
  6. В этой части блока находится конденсатор, отвечающий за работу вспышки. Запрещено прикасаться к контактам. Конденсатор необходимо отключить, предварительно замкнув ножки отверткой.
  7. Затем нужно снять линзу.
  8. Отсоедините ИК-фильтр от матрицы.Фильтр
  9. Замените фильтр простым тонким стеклом или прозрачной пленкой. Таким образом, камера сохранит функцию автофокуса.

Затем нужно полностью собрать устройство и проверить, работает ли оно. Если все детали установлены правильно и устройство исправно, его необходимо снова разобрать. Дополнительно требуется:

  1. Подключите постоянный резистор к пальчиковой батарейке, чтобы понизить выходное напряжение. Более низкое напряжение поможет продлить срок службы инфракрасных светодиодов на долгое время и снизить расход заряда батареи.Подключить стабилизатор
  2. Подготовленные светодиоды смажьте термопастой, установите или прикрепите к радиаторам. Очень важно, чтобы термопаста и диод плотно соприкасались с радиатором охлаждения.
  3. Сделайте 2 отверстия в передней крышке камеры. Эти отверстия сделаны в верхней части, на противоположных сторонах линзы.
  4. Светодиоды крепятся снаружи корпуса, контакты их подключения выведены внутрь.
  5. Все элементы должны быть соединены параллельно через микропереключатель.
  6. Прикрепите переключатель к верхней части корпуса.Готовый блок

Теперь нужно выключить свет в комнате и проверить работу устройства. С помощью этого устройства вы можете обнаруживать тепловые скопления на небольшом расстоянии.

Читайте также: Система заземления TT — как подключить схема (ПУЭ)

Веб-камера

Еще один довольно интересный проект. Данная модель самодельной тепловизионной камеры относится к стационарным устройствам. С его помощью вы сможете сканировать окружающую местность, проверять температуру различных машин и оборудования. Чтобы собрать этот агрегат самостоятельно, необходимы следующие детали:

  1. Ардуино. Этот микроконтроллер будет отвечать за передачу изображения. Важно, чтобы это устройство было качественным. Дешевые подделки могут не принять установку программного обеспечения и часто сбивают внутренние настройки.Ардуино
  2. Серво. Такие станции необходимы 2. Для контроля горизонтального и вертикального положения будущего устройства.
  3. Серводвигатель. Он будет использоваться для удаленной настройки положения камеры.
  4. Датчик температуры. Можно использовать модель MLX90614-BCI. При покупке обратите внимание на окончание маркировки радиодетали. «BCI» указывает на возможность определения температуры в узкой области. Очень важная функция для будущей домашней команды.MLX90614-BCI
  5. ВЭБ-камера. Убедитесь, что он находится в полном рабочем состоянии. Также важны размеры и разрешение. Небольшая камера с широким разрешением поможет вам сканировать с высокой производительностью, а габариты аппарата на штативе будут меньше.
  6. Лазерная указка. Вы можете использовать самый дешевый школьный указатель.
  7. Штатив. Не самая важная деталь. Вы можете собрать все компоненты на столе или просто прикрепить его к прочной конструкции.
  8. Случаи, когда сервоприводы должны быть установлены.
  9. Резистор сопротивлением 4,7 кОм — 2 шт.

Далее необходимо собрать все компоненты.

  1. Поместите микроконтроллер Arduino в заранее подготовленный корпус. Важно, чтобы в комнате был запас внутреннего объема для батарей.
  2. Совместите блок привода, отвечающий за горизонтальное положение, с серводвигателем и закрепите его на подставке.
  3. Веб-камера должна быть подключена к станции по вертикальному уровню. Кроме того, этот привод соединен с серводвигателем и совмещен с горизонтальным. К этой же станции прикреплен лазерный целеуказатель.

После того, как конструкция собрана, необходимо правильно соединить все электронные компоненты. Сначала нужно подключить микроконтроллер Arduino и датчик температуры. Делается это по следующей форме:

  1. Разъем GND с клеммой GND. Эти контакты могут быть помечены как Земля.
  2. Контакт Vin Arduino с контактом 3,3 В датчика.
  3. Клемма SDA на датчике температуры с контактом 4 на контроллере. Может иметь обозначение А4.
  4. Разъем датчика SCL с контактом 5 регулятора. Может иметь обозначение А5.
  5. Впаиваем заранее подготовленный резистор между разъемами SDA и 3.3v датчика.
  6. Припаяйте такой же резистор между выводами 3.3v и SCL.
  7. Лазерный модуль подключается к разъему 3.3v датчика температуры, собственным разъемом с таким же обозначением.
  8. Контакты GND также выровнены.
  9. Завершающим этапом является объединение всех компонентов в одной точке.

Схема подключения

Вся система питается от батареи 9-12 вольт, в зависимости от выбранного микроконтроллера. Также стоит правильно подключить питание к этому элементу, чтобы не образовалось короткого замыкания при подключении веб-камеры к компьютеру. Схема подключения для всей системы показана ниже.

Все соединения выполняются с помощью проводов длиной не менее 30 сантиметров. Прямое подключение обоих компонентов запрещено. Магнитные поля и изменения температуры могут повлиять на правильность данных датчика температуры.

На этом создание тепловизионной камеры можно считать завершенным. Для функционала нужно скачать специальную программу для микроконтроллера, скетч которой расположен ниже. После установки в меню программы нажмите «Serial Monitor» и подтвердите действие. Это изменит внутреннюю настройку «EEPROM».

Если все было подключено правильно, система уведомит пользователя и на экране появится клавиша «Готово». На завершающем этапе необходимо отключить контроллер от персонального компьютера, перезагрузить систему и снова подключить устройство. Вам также потребуется загрузить приложение Java на свой компьютер, чтобы прочитать информацию.

Настройка

После установки программного обеспечения на контроллер необходимо включить собранное устройство и завершить настройку. На экране компьютера должны появиться 3 точки: одна точка должна быть в центре экрана и одна в углу.

Готовый блок

Дополнительным штрихом является лазерный луч. Именно это необходимо совместить с центральной точкой. Калибровка завершена.

Окрестности

Этот инструмент очень громоздкий из-за использования подставки. Зато его легко можно установить на автомобиль или жесткое основание, например на крышу дома. Кабель для подключения к компьютеру можно удлинить или купить готовый.

Главной особенностью этого агрегата является то, что имеется большое поле для модернизации. Эту тепловизионную камеру можно легко использовать в качестве охранной или пожарной сигнализации. Единственный недостаток устройства заключается в снижении скорости передачи данных. Это связано с частотой взаимодействия контроллера и веб-камеры.

Электронный градусник

Современные термометры измеряют температуру примерно так же. Отличие заключается в нагреве самого инфракрасного луча. В результате на дисплее прибора отображается не точка температуры другим цветом, а только цифра, обозначающая температурную характеристику.

Рабочий пример

Для придания такому термометру дополнительного дисплея и функции теплового изображения к нему подключается контроллер Arduino. Теперь есть возможность подключения дополнительного дисплея и возможность визуального контроля температурной трассы.

Такое устройство имело бы существенный недостаток. Термометры не могут измерять на больших расстояниях. Такое устройство может пригодиться в быту, но не на охоте.

Смартфон

Для людей, не имеющих знаний в области электротехники, производители современных гаджетов предлагают простое устройство для подключения к смартфону. Устройство называется Seek Thermal. Это устройство подключается к смартфону через порт USB. Работает через специальное ПО. Может определять тепловой след на расстоянии до 600 метров.

Такая площадь доступна только при отсутствии внешнего теплового излучения, помех и колебаний воздуха. Охотники могут использовать этот гаджет для поиска подранков, охотничьих угодий или гнезд крупных птиц. Основное назначение прибора – контроль колебаний температуры бытовых приборов и приборов учета энергии.

Дополнение к смартфону

Многие смартфоны также оснащены встроенной функцией измерения температуры в виде тепловизионной камеры. Эта функция доступна через встроенную матрицу. Такие программы не позволяют сканировать местность на большие расстояния.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector