Домашний тепловизор своими руками

Как сделать тепловизор своими руками: советы от профи

В современном мире трудно будет отыскать человека (за исключением, возможно, лишь детей до 7-8-летнего возраста) никогда не слышавших о тепловизорах. Правда, хоть раз державших настоящий прибор в руках, наберётся не так много. И, тем не менее, на свете существуют люди, не только обладающие тепловизорами, но и смастерившие их самостоятельно из подручных материалов.

Возможно ли сделать тепловизор своими руками?

Такая необходимость становиться новыми Кулибинами в нашей стране связана с весьма высокой стоимостью этих профессиональных устройств. В случае же сборки по принципу «сделай сам» цена самодельного тепловизора падает даже не в разы, а на порядки. Несмотря на довольно сложный принцип работы, сборка аппарата в домашних условиях возможна, а абсолютное большинство необходимых датчиков (например, популярный MLX90614ESF) можно легко купить на интернет-площадках типа e-bay. По существу, главной сложностью является оптика, требуемая для чёткого конфигурирования изображения на приёмном мониторе. Причём оптика специализированная, использующая в составе редкоземельные элементы (чаще всего германий) – и вот её без уникальных технических навыков и глубоких знаний физики изготовить в квартире малореально.

Действие тепловизора на охоте

Однако, простое решение для этого есть – и состоит оно в использовании готовых оптических систем из любого устройства, в котором они присутствуют (цифровых фотоаппаратов, web и обычных видеокамер и т.д.).

Необходимость на охоте

Тепловизор – прибор многофункциональный, но, помимо использования в качестве стационарного оборудования (для контроля различных промышленных техпроцессов), наиболее полезна его портативная и переносная версия. В полной мере относится сказанное и к применению прибора на охоте – причём желательным является конструкция аппарата в виде ударопрочного и лёгкого моноблока, обеспечивающая высокую дальность различимой видимости (на профессиональных моделях составляющая 1,5 км и имеющая уровень защиты свыше IP54). Если аппарат будет собран на цифровой, а не аналоговой оптике (с трудом позволяющей отличить горячий костёр от холодного снега на расстоянии уже 100 метров), охотник получит возможность найти зверя или птицу в самых неблагоприятных для обычного человеческого зрения условиях. К таковым можно отнести и тёмное время суток, и густой туман, и дождь, и даже заросли, маскирующие животных, застывших и не двигающихся с места.

Для тепловизора же излучение тела теплокровных млекопитающих или птиц на мониторе будет выглядеть ярким пятном, что просто не позволит добыче остаться незамеченной.

Принцип работы

Принцип действия тепловизоров основан на законе физики, согласно которому любое нагретое тело излучает в пространство тем более интенсивное инфракрасное излучение (ИК), чем горячее температура предмета – в том числе и тело теплокровного животного. Такое излучение улавливается нашим прибором и преобразуется в картинку на мониторе, удобную для человеческого восприятия. Разница в температуре ИК-излучения передаётся различными цветами, привычными для нас по традиционному, видимому излучению. От тёмно-фиолетового и синего для наиболее холодных тел – до оранжевого и ярко-красного горячих.

Осуществляется этот процесс приёма-передачи изображения в 3 этапа:

• улавливание ИК-оптикой теплового излучения;
• цифровое распределение его по величинам температур;
• построение термографической картинки – имитации так называемой тепловой карты объекта (чем-то схожей с привычным показом температур на картах метеорологических прогнозов погоды).

Стоит отметить, что для человеческой скорости реакции все эти действия осуществляются по существу мгновенно.

Конечно, собранный самостоятельно тепловизор качества картинки и эффективной дальности профессионального аппарата не даст. Но для охотника, желающего засечь хотя бы просто бесформенное тепловое пятно затаившегося зверя, в устройстве высокой чёткости стоимостью в 5, 10, а иногда и в 20 тысяч долларов, в сущности, нет необходимости.

Как действует тепловизор – изображение

Мы готовы предложить вам три практических варианта сборки любительского тепловизора – а какой из них выбрать, решать остаётся самому охотнику.

Принцип работы тепловизора на примере автомобиля

Тепловизор из фотоаппарата

Этот метод создания тепловизора наиболее прост и недорог – поскольку требует минимального вмешательства в конструкцию цифровика и таких же невысоких затрат. Основан он на том простом физическом факте, что цифровые аппараты на входе фиксируют ИК-излучение так же, как и обычное. Но, поскольку в обычных условиях тепловая часть спектра фотографу не нужна, перед приёмной матрицей производителями устанавливается специальный фильтр, отражающий ИК-лучи (так называемый «hot mirror», или тепловое зеркало).

Изготовление самодельного тепловизора из фотоаппарата

Таким образом, превращение цифровика в тепловизор по существу будет заключаться лишь в замене одного снятого фильтра (инфракрасного) на другой (для обычного света). Причём на практике даже 2-е действие, в принципе, можно не осуществлять.

Схема обработки изображения фотоаппаратом

Устройство из web-камеры

Этот вариант также возможен – но наиболее трудоёмок и относительно дорог, поскольку требует дополнительных затрат в сумме примерно $150. К тому же эффективно полученный прибор на сервоприводах способен будет засечь лишь неподвижный предмет с тепловым излучением.

Особенности сборки тепловизора из веб-камеры на фото

Для сборки понадобится:

• специальная плата передачи изображения на ПК Arduino, устанавливаемая в батарейный отсек;
• один малый серводвигатель для перемещения по вертикали, крепящийся спереди от платы скотчем или суперклеем;
• второй большой серводвигатель, размещаемый в поворотном по горизонтали устройстве и служащий основой для закрепления на нём всей конструкции;
• температурный датчик MLX90614, подключаемый к плате Arduino согласно схеме;
• аналогичным образом подключаемая лазерная указка (указывающая текущее направление сканирования);
• сама «вебка», точно сориентированная с указкой и тепловым датчиком.

Данная конструкция и будет работать как тепловизор с целеуказателем (правда, придётся отдельно скачать и установить ещё и софт для Arduino – доступный в интернете и небольшой по размеру – около 7Мб вместе с инструкцией по установке скетчей и библиотек).

Схема подключения датчика и сервоприводов к микроконтроллеру

Тепловизор из видеокамеры

По существу, технически метод является копией варианта с фотоаппаратом – разве что корпус такого тепловизора получится более удобным, а качество изображения – более высокой чёткости (правда, потребуется видеокамера с инфракрасной подсветкой).

Тепловизор из видекамеры

Другие варианты

Вполне реальным (и наиболее комфортным для всех, кто не особо дружит с паяльниками, отвёртками и технической литературой) является и вариант с использованием самых обычных смартфонов, наделённых возможностями тепловизора Flir One.

Как работает ПНВ на телефоне

Тепловизор из смартфона

Для путешественников и охотников экран такого смартфона (при активации соответствующего режима) будет ничем не уступать по качеству картинки наиболее простым профессиональным тепловизорам. А также обладать возможностью работать под дождём и визуализировать любое ИК-излучение в пределах от 0 до 100°С. Хотя и не позволит, разумеется, что-либо различить на расстояниях около километра. Но — будучи при этом примерно в 10 раз дешевле! И ничего не стоя (в плане дополнительных затрат) тем, кто просто решит обновить мобильный телефон на такую модель.

Тепловизор из прибора GPS

Видео: термосканер своими руками

В заключение можно сказать, что ряд современных стандартных гаджетов вполне позволяют преобразовать себя в тепловизоры – после внесения минимальных изменений в конструкцию. И в результате, не требуя огромных дополнительных вложений, значительно расширяют временные и погодные рамки условий, при которых с помощью даже самодельных тепловизоров можно засечь желанную добычу. Хотя при ночном вождении использование таких самодельных устройств в качестве прибора ночного видения автомобилях все же не рекомендуется (а созданных на основе веб-камер – запрещается).

Источник

Как сделать тепловизор своими руками?

На самом деле тепловизор – это необходимый прибор в каждом доме. С его помощью можно определить на зачаточной стадии любые проблемы, связанные с нарушением теплоизоляции крыши, оградительных сооружений или подвала дома.

При помощи этого устройства можно обнаружить различные нарушения в теплоизоляции кровли еще до того, как реки воды польются с потолка во время проливного дождя.

А ведь ни для кого не секрет, сколько неприятностей нам доставляют чернеющие потолки и запах сырости, появившийся у нас дома. Всего этого можно избежать, если регулярно проводить энергоаудит своего жилища.

Однако тут возникает новая проблема: где взять тепловизор. Это достаточно дорогостоящее оборудование, поэтому не каждый его обладатель согласится отдать его даже на время в чужие руки.

Допустим, если вы профессиональный строитель и этот прибор приобретаете для профессионального использования, то, конечно, он со временем окупит себя. Но если вы к строительству не имеете никакого отношения, но считаете проведение постоянного энергоаудита своего жилья важной стратегической задачей, то вам лучше сделать тепловизор своими руками.

Обойдется такое устройство гораздо дешевле, но при этом качество его работы будет ничуть не хуже, чем у покупного прибора.

Делаем тепловизор своими руками.

Сделать самодельный тепловизор – задача не самая сложная, а при наличии элементарных знаний по физике и навыков паяния ее и вовсе можно назвать пустяковой. Давайте с вами сначала разберемся, что же на самом деле представляет собой это устройство?

Тепловизор – это устройство, применяемое для измерения распределения температуры на какой-либо поверхности бесконтактным способом.

Как правило, это устройство оснащено дисплеем, на котором отображается тепловая карта в виде цветового изображения, на которой красный цвет, отображает высокотемпературные участки, а черный либо синий указывают температуру объекта.

Стоят такие приборы очень дорого, примерно несколько тысяч долларов, а поэтому это устройство гораздо проще сделать собственными руками, чем купить. Готовые приборы позволяют определять температуру стационарных и движущихся объектов в режиме реального времени, в то время как движущиеся объекты нас не интересуют и мы собираемся изготовить прибор только для проведения энергоаудита жилища.

Сканирование объекта нашим прибором будет занимать около минуты, и использовать его можно будет только для исследования статистических объектов.

Необходимые элементы для сборки прибора

В устройстве прибора будут использованы два сервопривода, для перемещения по вертикали и по горизонтали, а также необходимый для обработки и дальнейшей передачи полученных данных в ПК контроллер Arduino.

Также понадобится лазерный модуль либо лазерная указка, необходимые для выделения зоны сканирования, модуль бесконтактного датчика температуры MLX90614-BCI, поворотное устройство, штатив, веб-камера (необязательно новая), два резистора на 4.7кОм и корпус для самодельного тепловизора.

Назначение веб-камер.

Веб-камера в приборе будет являться источником исходной картинки. Проще говоря, она будет представлять собой своего рода видоискатель области сканирования. Для этих целей может быть использована любая веб-камера вне зависимости от производителя.

При выборе видоискателя единственный параметр, которым следует руководствоваться, это ее размеры: чем меньше, тем лучше. Однако и значительные размеры устройства не являются такой уж проблемой, так как всегда можно снять с веб-камеры корпус, тем самым уменьшив ее размеры.

Крепления и сервоприводы.

При выборе этих элементов также особых ограничений нет. Всего для создания тепловизора нам понадобится два сервопривода. Первый будет отвечать за движение по вертикали, а второй – по горизонтали. Однако при выборе сервоприводов есть один нюанс.

Учитывая, что на сервоприводе, отвечающем за горизонтальное перемещение, будет держаться и вертикальный привод, а также веб-камера, желательно, чтобы первый привод был более мощным, чем второй. Однако если у вас имеются два сервопривода с одинаковой мощностью, они вполне могут быть использованы при создании этого прибора.

В оригинале крепления для сервоприводов называются не иначе как поворотно-наклонный механизм или просто серво-кронштейн.

Крепление нижнего сервопривода будет выполняться к штативу либо другому какому-то основанию, его заменяющему. Туда же необходимо будет закрепить и лазерный модуль или указку. К вертикальному сервоприводу следует прикрепить веб-камеру, а также датчик MLX90614 при помощи клея и мелких деталей от детского металлического конструктор либо запчастей от вышедшего из строя электросчетчика.

Температурный датчик MLX90614-BCI.

Следует сразу заметить, что найти этот конструктивный элемент – задача не из легких, а, наоборот, даже очень трудновыполнимая. Помимо того, что найти этот датчик фактически невозможно, его еще можно назвать самой дорогой деталью самодельного устройства.

При приобретении температурного датчика следует обратить внимание на последние буквы его названия. Наличие в названии датчика аббревиатуры BCI свидетельствует о том, что он имеет насадку, обеспечивающую узкое поле зрения.

Скетч для Arduino, а также все необходимое программное обеспечение для полноценной обработки данных сканирования можно без проблем найти и скачать в интернете.

Многие счастливые обладатели самодельного тепловизора утверждают, что для ускорения работы устройства необходимо дополнительно настроить датчики с помощью специального скетча.

Но это не всегда работает, так как иногда после настройки датчики начинают выдавать ложные температурные значения. Поэтому проводить или нет дополнительную настройку температурных датчиков, решать только вам.

Заключительный этап.

После выполнения сборки всех схем, устройство необходимо поместить в заранее приготовленный корпус и закрепить его на штативе. В виде корпуса для тепловизора вполне подойдет пластиковая упаковка из-под подходящего по размеру автомобильного освежителя воздуха (либо какая-то другая пластмассовая коробка), которую можно легко закрепить на штативе.

Также для улучшения качества съемки темных мест можно дополнительно закрепить на штативе обычный фонарик.

Использование самодельного тепловизора.

В связи с тем, что этот прибор очень много времени тратит на сканирование, он не может использоваться для проведения энергоаудита в производственных целях, но вполне может применяться в частной практике.

Также его использование целесообразно при необходимости выявления нагрева электрических проводов, различных соединений и силовых сборок. Основным неудобством этого прибора является то, что он может использоваться только вместе с компьютером.

Тепловизор, сделанный своими руками, позволит вам не только сэкономить семейный бюджет на покупке нового устройства, но и станет отличным помощником в решении многих хозяйственных вопросов. Сегодня тепловизорный контроль является одним из наиболее эффективных способов выявления различных строительных дефектов.

Однако ввиду высокой стоимости этого прибора купить его могут только крупные строительные фирмы. Но при этом сделанный тепловизор своими руками может вполне подойти для работы в домашних условиях и даже с успехом использоваться небольшими строительными бригадами.

Так зачем платить огромные деньги, если сделанный тепловизор своими руками может вполне справиться с возложенной на него задачей по выявлению различных строительных недочетов?!

Источник