Веб камера 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 из фотоаппарата: как переделать, видео

Тепловизор из фотоаппарата своими руками можно сделать без особенного опыта, если четко следовать инструкции. Фактически техника не нуждается в доработке, наоборот, ее нужно избавить от лишних элементов.

Для чего можно использовать самодельный тепловизор

Любые живые и неживые объекты с температурой поверхности выше нуля излучают тепло. Различить его невооруженным взглядом нельзя, поскольку речь идет о свечении в инфракрасном диапазоне. Но зато увидеть такое излучение позволяет специальный прибор — тепловизор. Он предоставляет цветную картинку, где теплые объекты выделены цветами от фиолетового до красного в зависимости от конкретной температуры.

Стоимость профессиональных тепловизоров довольно высокая, но полезный прибор можно сделать самостоятельно из старой техники, например, из цифрового фотоаппарата.

Тепловизор может пригодиться для нескольких целей.

1. Контроль за утечками тепла. При помощи прибора можно оценить качество теплоизоляции и выяснить, где именно наблюдаются резкие температурные перепады.
2. Диагностика утечки энергии. Тепловизор поможет установить слабые места электроприборов, понять, где происходит излишний нагрев проводников, вызванный плохим контактом.
3. Ночное видение. Тепловизор из старого фотоаппарата может оказаться очень полезным на темной улице или в лесу, поскольку поможет обнаружить людей и теплые объекты.

Также устройства инфракрасного спектра применяют в машиностроении, металлургии, в медицине и при спасательных операциях. Но здесь речь идет уже о профессиональных приборах с высоким уровнем надежности и расширенным функционалом.

Как сделать тепловизор из цифрового фотоаппарата своими руками

Сделать тепловизор из старого фотоаппарата довольно просто, поскольку модернизировать устройство фактически не придется. Матрица фототехники изначально способна воспринимать инфракрасное излучение.

Фотоаппарат для изготовления тепловизора берут цифровой, в слишком старых моделях нужной матрицы нет

Но поскольку для создания снимков такая функция не нужна, еще на заводе в девайс устанавливают тепловой фильтр, отражающий или поглощающий ИК-спектр. В результате на экране фотоаппарата пользователь видит только то, что и так воспринимает человеческий глаз. Таким образом, для превращения девайса в тепловизор достаточно просто извлечь ИК-заглушку.

Подготовка материалов и инструментов

Чтобы сделать тепловизор из старого фотоаппарата, понадобится подготовить некоторые инструменты и расходные материалы:

• цифровую фототехнику с жидкокристаллическим дисплеем, так называемую мыльницу, обязательно в рабочем состоянии;
• инфракрасные светодиоды с мощностью 2-5 Вт в количестве двух штук;
• радиаторы для охлаждения светодиодов;
• кнопку включения и выключения;
• модуль повышения или понижения напряжения;
• пальчиковую батарейку 1,5 В формата АА;
• маленький пинцет;
• малярный нож;
• отвертку со сменными насадками для очень маленьких винтов;
• паяльник;
• клеевой пистолет.

Расходные материалы и инструменты дешевые и доступные, приобрести их можно на радиорынке или через Интернет.

Как переделать фотоаппарат в тепловизор

Переделка фотоаппарата в тепловизор не представляет особенных сложностей, если следовать проверенному алгоритму:

1. На фотоаппарате откручивают все видимые винтики, а потом аккуратно снимают крышку, прикрывающую заднюю панель и края жидкокристаллического дисплея. После этого демонтируют сам экран, отомкнув его от придерживающей рамки, и отсоединяют от внутренней платы электронные шлейфы.
   Шлейфы скрепляют части фотоаппарата, без их отключения нельзя разобрать девайс
2. С устройства снимают переднюю крышку и демонтируют провод микрофона. С осторожностью нужно обращаться с высоковольтным конденсатором вспышки. Его контакты необходимо замкнуть тестером или вольтметром, не прикасаясь к элементу руками.
   Высоковольтный конденсатор на плате способен довольно сильно ударить током при касании
3. Нужная светочувствительная матрица расположена рядом с объективом фотоаппарата. Чтобы добраться до нее, необходимо открутить при помощи отвертки удерживающие винты и снять весь блок. После этого инфракрасный фильтр аккуратно поддевают пинцетом за край и отделяют от матрицы.
   Инфракрасный фильтр на свету будет слегка зеленоватым
4. На место демонтированного фильтра устанавливают простое тонкое стекло или прозрачную пленку. Этот этап можно пропустить, поскольку воспринимать ИК-излучение самодельный прибор в любом случае будет. Но видео о тепловизоре своими руками из фотоаппарата рекомендует все-таки установить фильтр, если хочется сохранить функцию автофокуса. Без стекла или пленки эта опция пострадает.
   Самодельный прозрачный фильтр можно вырезать из защитной пленки для экрана смартфона
5. Дальше можно приступать к обратной сборке самодельного тепловизора из фотоаппарата. Блок со светочувствительной матрицей устанавливают над объективом на прежнее место и фиксируют винтами.
   Затянуть винты нужно максимально плотно, чтобы матрица не «люфтила»
6. На место устанавливают также плату управления, закрепляют винты. Вставляют в нужный отсек конденсатор вспышки и паяльником восстанавливают нарушенные контакты.
   При обратной сборке нужно соблюдать максимальную внимательность и не оставлять «лишних» деталей
7. Шлейфы электронной платы подключают в соответствующие разъемы, после чего возвращают на место посадочную рамку и жидкокристаллический экран.
   Перед обратной установкой корпуса нужно убедиться, что никакие шлейфы и другие запчасти не забыты
8. Переднюю и заднюю крышку монтируют на место, после чего закручивают последние оставшиеся винты и проверяют устройство на работоспособность. Затем можно переходить к следующему этапу — для тепловизора нужно организовать подсветку. Для этого к подготовленной пальчиковой батарейке подключают резистор и снижают напряжение до 1,7 В.
   Исходное напряжение в элементе питания слишком высокое — 2,8 В
9. Светодиоды промазывают теплопроводящей пастой и припаивают к радиаторам по контактам. Нужно проконтролировать, чтобы лампочки плотно прижимались к поверхности, иначе в процессе работы они будут перегреваться. Фотоаппарат снова разбирают и снимают заднюю крышку, чтобы установить на свободное место кнопку для включения и выключения инфракрасной подсветки.
   Кнопку можно взять без фиксации — это поможет экономить заряд батарейки
10. На последнем этапе внутри корпуса прокладывают провода, которые соединят между собой кнопку, подсветку и питание. Радиаторы с закрепленными инфракрасными светодиодами приклеивают на передней крышке тепловизора по сторонам объектива. Сверху прикрывают пластиковой заглушкой с проделанными для лампочек отверстиями. Корпус собирают окончательно, а выведенные наружу провода прикрепляют к внешнему резистору.
    Чтобы резистор не висел на проводах, его можно приклеить к торцевой стенке или дну тепловизора

Необходимо отметить, что самодельный тепловизор на основе старого фотоаппарата не будет обладать высокой чувствительностью. Яркой и контрастной цветной картинки он не даст, и использовать его для измерения температуры не получится. Но предоставлять отчетливое изображение в полной темноте домашний прибор сможет, и инфракрасное свечение достаточно мощных объектов, расположенных вблизи, тепловизор тоже зафиксирует.

Заключение

Тепловизор из фотоаппарата своими руками по функциональности сильно уступит покупному. Но в ближнем инфракрасном спектре он работать будет и особенно хорошо станет действовать в качестве прибора ночного видения.

Источник