Недорогий тепловізор своїми руками

Тепловізор - прилад для вимірювання розподілу температури поверхонь, безконтактним, візуальним способом. Як правило, карта розподілу температури відображається на вбудованому в тепловізор кольоровому дисплеї (або подальша передача даних в комп'ютер) у вигляді кольорового зображення, де червоний колір позначає найбільш високотемпературні ділянки, а чорний або синій - низькотемпературні ділянки. Такі прилади коштують дуже дорого (кілька тисяч доларів) і дозволяють визначати температури динамічних (рухомих об'єктів) в режимі реального часу.

Але, такий функціонал потрібен не завжди і в даній статті описується процес виготовлення саморобного скануючого тепловізора, вартість якого не перевищує 200$. Процес сканування об'єкта займає приблизно одну хвилину. Даний тепловізор підійде для зйомки статичних об'єктів.

В пристрої використовується два сервоприводи (для переміщення по горизонталі та вертикалі), контролер Arduino (для обробки сигналів та передачі даних в персональний комп'ютер), лазерний модуль або лазерна указка (щоб ви бачили зону сканування), сам модуль безконтактного датчика температури MLX90614ESF, корпус і поворотний пристрій.

Приклади зображень карти температури поверхонь, отриманих з даного тепловізора:

Список використаних елементів:

Модуль датчика температури MLX90614ESF-DCI або MLX90614ESF-BCI:
Пошук MLX90614ESF на Aliexpress
futureelectronics.com ~47$ (DCI версія) або digikey.com ~37$ (BCI версія)

Arduino UNO (або аналог) - 5$
Корпус з батарейним відсіком для Arduino - 6.5$

Серво двигун (середній) - 11$
Серво двигун (великий) - 13$

Модуль Laser Card - 8$ (можна замінити лазерною указкою):
Пошук модуля на AliExpress, модуль на Sparkfun

Вебкамера Microsoft LifeCam VX-700

Поворотний пристрій (2 координати) Lynxmotion Pan and Tilt Kit:
Aliexpress 5-7$, Robotshop.com 9.95$, lynxmotion.com 9.95$ 

Датчик MLX90614

MLX90614 - інфрачервоний термометр в корпусі TO-39. Даташит PDF.
Дані з датчика можуть бути зчитані за допомогою шини SMBus або ШІМ. У нашому випадку використовується датчик з індексом DCI або BCI. Живлення 3В. Індекс I позначає тип форм-фактора, I - з насадкою для забезпечення вузького поля зору в 5° (див. малюнок вище).

Збірка тепловізора

1. Для початку необхідно розмістити плату Arduino в корпусі з батарейним відсіком
2. За допомогою супер клею або епоксидки закріпіть сервомотор у порожньому просторі попереду Arduino.
3. Розмістіть другий сервомотор у поворотному пристрої та закріпіть усю конструкцію на сервомоторі.
4. Тепер, необхідно підключити MLX90614 до Arduino. Для цього під'єднайте Ground до GND, Vin до 3.3V, SDA до pin 4 та SCL до pin 5. Також, встановіть резистор 4.7 кОм від SDA до 3.3V, а другий від SCL до 3.3V. Дивіться схему нижче.

5. Підключіть Laser Card або лазерну указку. Лазер потрібен для того, щоб ви могли бачити, де в даний момент сканує тепловізор.
6. Після, необхідно встановити вебкамеру та скоординувати її точно з ІК датчиком і лазером, щоб вони були спрямовані в одну й ту ж точку. На цьому збірка тепловізора закінчена.

Програмне забезпечення Arduino

Завантажити скетч для конфігурування датчика. Після заливки даного скетча в Arduino, відкрийте Serial Monitor і натисніть клавішу. Програма змінить налаштування EEPROM датчика. Це потрібно зробити тільки один раз. Після того, як побачите напис "Finish" від'єднайте Arduino від ПК та підключіть його знову.

Завантажити головний робочий скетч Arduino.

Додатково, знадобиться бібліотека I2CMaster.

Програмне забезпечення для комп'ютера

ПО для комп'ютера написано на JAVA, тому вам знадобиться Java Runtime Environment. ПО працює під Windows, Linux або Mac OSX в 32-bit & 64-bit. Однак, якщо запускається під Windows 64 біт, то краще встановити 32-бітну версію JAVA. Завантажити.

Завантажити все одним архівом (7 МБайт).

Список радіоелементів

Оригінал статті