Чем можно заменить тепловизор
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.
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:
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:
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.
Как сделать тепловизор своими руками
При упоминании тепловизора, сразу приходит на ум прибор, который используется военными для ночных операций. Но сфера использования этого устройства достаточно широкая и обширная.
Его применяют в энергетической промышленности, медицине, охранной деятельности. Пользуются им и охотники. В статье будет дано подробное описание — как можно сделать тепловизор в домашних условиях. Будут рассмотрены несколько вариантов самостоятельного изготовления этого устройства. Также будет дано описание принципа работы.
Принцип работы
Основным назначением тепловизора является определение температуры различных объектов на удалении. Контроль производится в инфракрасном спектре. Это устройство одинаково функционирует при дневном, искусственном или ночном освещении. На его работу не могут повлиять погодные условия, сильная влажность, температура окружающих объектов. Любые температурные отличия, даже в сотую долю градуса, учитываются и передаются на монитор в виде более ярко окрашенного участка. Военные и охотники используют устройство для определения живых объектов: людей, животных. В промышленности основным назначением этого устройства является контроль за изменением температуры работающих установок, механизмов и агрегатов.
Принцип работы тепловизора основан на определении инфракрасного излучения от объекта. Любой объект имеет собственное магнитное поле. Его частью является инфракрасное излучение, которое передается с определенной температурой. Именно это излучение пропускает через себя линза из германия. Линзы из обычного стекла не способны пропускать инфракрасное излучение, поэтому различная съемочная аппаратура и датчики оснащаются специальной чувствительной матрицей. Пропущенный поток попадает на чувствительную матрицу. Поверхность этого элемента оснащена высокочувствительными диодами. Инфракрасный спектр, попавший на них, изменяет электрическое сопротивление диодов. Данные об электрическом сопротивлении каждого элемента передаются на микропроцессор. После обработки процессор передает конечный результат на монитор. На экране появляется картинка, позволяющая визуально оценить температуру объекта. Дополнительно дается цифровое обозначение температуры каждого участка.
На дисплее тепловизора картинка представляет собой размытый силуэт, который показан в разных цветовых тонах. Чем температура выше, тем цвет ярче. Именно так воздействует инфракрасный поток на сопротивление диодов.
Тепловизоры могут быть переносными и стационарными.
Любой тепловизор является дорогостоящим профессиональным оборудованием. Очень часто приобрести его для повседневного использования очень сложно. Поэтому многие делают тепловизор своими руками. Далее будут приведены самые работоспособные варианты.
Самодельные устройства
Самодельный тепловизор может быть очень востребован у охотников. Прибор поможет определять местоположение животных в темноте. При этом на работу прибора не смогут повлиять погода, температура окружающего воздуха, различные посторонние объекты: нагретые камни, деревья и вода. Далее представим несколько вариантов, как сделать тепловизор для охоты своими руками.
Фотоаппарат
Изначально, все электронные фотоаппараты оборудованы чувствительной инфракрасной матрицей. Но для того, чтобы этот спектр не влиял на качество съемки, прибор оснащается тепловым фильтром, который поглощает излучение. Поэтому все, что необходимо, это просто удалить данный фильтр и немного модернизировать сам аппарат.
Для работы понадобится:
Чтобы сделать тепловизор своими руками из фотоаппарата, необходимо следовать следующей инструкции:
После, необходимо полностью собрать аппарат и проверить, работает ли он. Если все детали установлены правильно и прибор функционален, то его нужно снова разобрать. Далее требуется:
Теперь необходимо выключить свет в помещении и проверить работу устройства. С помощью данного прибора можно обнаружить тепловые скопления на незначительном удалении.
Веб-камера
Еще один достаточно интересный проект. Данная модель самодельного тепловизора относится к стационарным приборам. При помощи его можно осуществлять сканирование прилегающей территории, контролировать температуру различной техники и оборудования. Для того чтобы самостоятельно собрать этот прибор необходимы следующие детали:
Далее необходимо собрать все компоненты вместе.
После того как конструкция была собрана, требуется правильно соединить все электронные компоненты. Для начала требуется подключить микроконтроллер Arduino и температурный датчик. Делается это по следующей схеме:
Питание всей системы осуществляется от батареи 9–12 вольт, зависит от выбранного микроконтроллера. Также стоит правильно подключить питание этого элемента, чтобы оно не образовало короткого замыкания при подключении веб-камеры к компьютеру. Схема подключения всей системы приводится ниже.
Все подключения выполняются при помощи проводов длиной не менее 30 сантиметров. Прямое соединение обоих компонентов запрещается. Магнитное поле и температурные изменения могут повлиять на правильные данные от датчика температуры.
На этом создание тепловизора можно считать завершенным. Для его функциональности необходимо закачать на микроконтроллер специальную программу, скетч которой расположен ниже. После установки в меню ПО необходимо нажать на «Serial Monitor» и подтвердить действие. Таким образом будет изменена внутренняя настройка «EEPROM». Если все было подключено правильно, то система оповестит пользователя, а на экране появиться клавиша «Finish». На заключительном этапе требуется отсоединить контроллер от персонального компьютера, выполнить перезагрузку системы и еще раз подключить устройство. Также потребуется скачать приложение на Java для компьютера, чтобы считывать информацию.
Настройка
После установки на контроллер программного обеспечения, необходимо включить собранный прибор и выполнить настройку. На экране компьютера должно появиться 3 точки: одна точка должна быть по центру экрана, а одна в углу.
Дополнительная точка — это лазерный луч. Именно его нужно совместить с центральной точкой. Калибровка выполнена.
Этот прибор очень громоздкий по причине использования штатива. Но его легко можно установить на автомобиль или жесткую основу, например, на крышу дома. Шнур для соединения с компьютером можно удлинить или приобрести готовый. Главная особенность этого устройства в том, что существует большое поле для модернизации. Этот тепловизор можно легко использовать в качестве охранной или пожарной сигнализации. Единственный недостаток прибора кроется в замедлении передачи данных. Связано это с частотой взаимодействия контроллера и веб-камеры.
Электронный градусник
Современные градусники измеряют температуру примерно по тому же принципу. Отличие состоит в нагреве самого инфракрасного луча. В результате на дисплее устройства появляется не температурное пятно разного цвета, а просто число, обозначающее температурную характеристику.
Для того, чтобы наделить подобный градусник дополнительным дисплеем и функцией тепловизора, к нему подключают контроллер Arduino. Теперь появляется возможность подключения дополнительного дисплея и возможность визуального контроля температурного следа. У такого прибора будет один существенный недостаток. Градусники не могут осуществлять измерение на большом расстоянии. Такой прибор может пригодится в быту, но не для охоты.
Смартфон
Для людей, которые не обладают знаниями в электротехнике, производители современных гаджетов предлагают простое устройство для подключения к смартфону. Прибор называется «Seek Thermal». Это устройство подключается к смартфону через USB порт. Работает через специальное программное обеспечение. Способно определять тепловой след на расстоянии до 600 метров. Такая дальность доступна только при отсутствии посторонних тепловых излучений, помех и колебаний в воздухе. Охотники могут использовать данный гаджет для поиска раненых зверей, лежек или гнезд крупных птиц. Основное назначение устройства — это контроль за температурными колебаниями бытовых приборов и устройств учета энергии.
Также многие смартфоны оснащаются встроенной возможностью замера температуры по типу тепловизора. Эта функция доступна за счет встроенной матрицы. Такие программы не позволяют сканировать местность на дальние расстояния.
Заключение
Самостоятельная сборка тепловизора в домашних условиях требует навыков в электротехнике и программировании. Если подобных знаний нет, то можно воспользоваться готовым устройством, которое работает через смартфон. Оно намного дешевле и проще профессиональных тепловизоров. Очень важно правильно использовать изготовленный своими руками прибор. В нем нет защиты от количества поступающих инфракрасных лучей. Любой замер нужно производить на расстоянии не менее 50 сантиметров от сильно нагретого объекта.
Видео по теме
Тепловизор для охоты своими руками – как и из каких приборов можно сделать
Повсеместное использование тепловизоров на охоте спровоцировало резкое увеличение спроса на них. Однако стоимость профессионального оборудования может достигать 10 000$, что является неприемлемым для многих. В качестве альтернативы предпринимаются попытки сделать тепловизор для охоты своими руками. Но можно ли это осуществить в домашних условиях?
Сложность изготовления тепловизора
Это устройство необходимо для фиксации инфракрасного излучения, которое испускают животные. На практике бывалые охотники используют его не для поиска добычи, а быстрого нахождения подранков. Для остальных аспектов прибор мало подходит, так как дальность его действия ограничена чувствительностью.
Конструкция тепловизора во многом схожа с классической цифровой камерой. Для работы используются следующие элементы:
Сложность самостоятельного изготовления тепловизора заключается в особых материалах, применяемых для производства оптической системы и светочувствительной матрицы. Эти компоненты можно приобрести отдельно и самостоятельно адаптировать для совместной работы. Бюджет подобного проекта будет сопоставим с покупкой заводской модели.
Варианты адаптации других устройств
В Сети можно найти множество вариантов переделки стандартных видео и фотокамер, чтобы они выполняли функцию тепловизора. Если бы такое было возможно на практике – производители сделали эту опцию базовой для подобного оборудования. Но максимум, что можно достичь – режим ночной съемки с ограниченным расстоянием до 2 м.
Часто встречающиеся варианты переделок стандартных цифровых видеоустройств:
Для анализа целесообразности подобных переделок следует узнать порядок работы и возможные последствия изменения конструкционной схемы.
Цифровая камера
Несмотря на схожесть в конструкции, сделать из цифровой камеры полноценный тепловизор очень проблематично. Демонтаж фильтра, работающего в ИК диапазоне не приведет к желаемому результату. Последствия подобной операции – повышение уровень цветового шума при съемке и быстрый выход из строя элементов матрицы.
Дополнительно можно столкнуться со следующими проблемами:
После учета всех этих нюансов в итоге получится не совсем качественный тепловизор. Дальность его работы будет минимальная, а погрешность изображения на экране не позволит нормально охотиться.
Для переделки потребуется приобрести специальный набор, состоящий из таких элементов:
После сборки устройство будет фиксировать тепловое излучение на небольших расстояниях – до 30 м.
Покупка дополнительного девайса для смартфона
В последнее время стали популярны бытовые тепловизоры, которые пытаются адаптировать для охоты. На практике они могут быть полезны только для поиска следов от подранка, так как имеют ограничение по дальности действия. Чаще всего подобные модели применяют для анализа системы отопления или расчета тепловых потерь в доме.
Ярким примером является миниатюрный тепловизор Seek Thermal, работающий в «тандеме» со смартфоном. Но для анализа актуальности его использования во время охоты необходимо ознакомиться с техническими параметрами устройства:
Стоимость подобной модели составляет 17 500 рублей.
Приобретать профессиональный тепловизор для охоты рекомендуется только в том случае, если он по-настоящему необходим. Попытки изготовления самодельных моделей чаще всего не приводят к успеху.
Привет, я Александр-идейный вдохновитель блога. Свою жизнь в плане карьеры и свободного времени я связал с лесом. А как иначе, когда живешь в Карелии! В этом блоге я отвечаю за разделы, посвящённые охоте, походам и снаряжению.
Добро пожаловать в мой мир!
Делаем небюджетный тепловизор своими руками
Кто из посмотревших фильм «Хищник» не мечтал обладать термальным зрением как инопланетный охотник? В наше время это не сложно, но достаточно дорого: не каждый может позволить себе купить тепловизор, хотя в последнее десятилетие, с развитием технологий, они стали гораздо доступнее. Одним из многих проектов на ардуино, которым я был очарован и вовлечен в удивительный мир микроконтроллеров, был как раз тепловизор, если его можно так назвать. Устройство на основе однопиксельного бесконтактного датчика температуры и системы механической развертки хотя меня и сильно впечатлило, но я так и не повторил его, так как, честно сказать, скорость его работы совсем не впечатляла. К слову сказать, датчик MLX90614, использованный в том проекте, достаточно дорогой (по стоимости за пиксель) по сравнению с теми, речь о которых пойдет дальше.
Disclaimer
Топик должен был называться «делаем бюджетный тепловизор», но за то время, пока у меня не доходили до него руки, ситуация изменилась и он стал весьма небюджетным. О текущих ценах на комплектующие в конце статьи.
Тема тепловизоров меня захватила и я всегда с интересом следил за новостями в этой области электроники. Очевидно, чтобы не использовать систему механической развертки нужен датчик большего разрешения, я составил для себя список таких датчиков, но многие из них были недоступны для покупки. Еще недавно на просторах интернета можно было встретить истории, что продавец отказывался отправлять подобные датчики в нашу страну, считая их устройством двойного назначения. Когда же в свободной продаже на aliexpress появился модуль с датчиком AMG8833, а в сети появились проекты с его использованием, я не смог противостоять желанию получить его, хотя стоимость и превышала почти вдвое ежемесячный лимит, отведенный мною на покупки. Датчик был приобретен за 37$ (сейчас его можно купить за 28$). Конечно разрешение у сенсора очень низкое для какого бы то ни было практического использования в качестве тепловизора, но его достаточно, чтобы получить массу восторга, впервые взглянув на мир «глазами хищника».
«селфи» снятое на AMG8833 
Вдоволь поэкспериментировав с AMG8833, я отложил его для будущего использования и стал думать о большем. Ведь все на том же aliexpress в продаже появились модули на базе сенсора MLX90640 с разрешением 32*24 и ценой в 60-70$. С таким разрешением возможно использовать его для каких то практических целей, ну и конечно поиграть серьезнее.
Отдельно датчик можно было приобрести примерно за 55-60$ в зависимости от версии. Но мне интереснее модули с обвязкой. Есть несколько вариантов таких модулей:
1. Модули, включающие сам сенсор и его обвязку для питания и работы с микроконтроллером по шине I2C. 
2. Модули для платформы M5STACK/M5STICK, такие модули содержат необходимую обвязку для питания сенсора и работы с микроконтроллером по шине I2C. 
3. Модули с микроконтроллером, реализующим UART интерфейс. Для работы с таким модулем можно обойтись без внешнего микроконтроллера, подключив его к ПК через USB-UART конвертер, я встречал 2 варианта таких модулей. Программное обеспечение для ПК позволяет визуализировать исходное тепловое изображение с сенсора или с программной интерполяцией. 
4. Следующим вариантом развития модулей с микроконтроллером являются модули, в которых реализован USB интерфейс и которые можно напрямую подключать к ПК, при этом сохранен UART интерфейс и доступна шина I2C самого сенсора. Для доступа к сенсору по I2C нужно замкнуть конденсатор сброса (который еще нужно найти). 
5. Наконец последним вариантом является модуль Red Eye Camera, в котором также реализован USB интерфейс, но, насколько я понял, нет возможности получить сырые данные с сенсора по I2C, при этом доступен UART. Судя по картинкам на странице товара для данного модуля есть ПО для Android. 
Мне хотелось иметь возможность для взаимодействия с сенсором по I2C, поэтому я выбрал модуль под номером 4, в котором есть эта возможность, а также реализован USB интерфейс. Со всевозможными скидками на распродаже 11.11.2019 г. этот модуль был приобретен за 54,31$.
Такой довольно дорогой модуль поставлялся в упаковке без какой бы то ни было защиты, к счастью не пострадал. Размеры модуля 28*15 мм.
К сожалению, не удалось найти никакой другой информации о данном модуле кроме представленной на странице товара: ни схемы, ни ПО. На модуле указано его название, версия и дата — «mlx_module v3.1.0 20190608. Но поиск по данному обозначению не дал никаких результатов. У всех продавцов одни и те же фото и описание товара.
Я не терял надежды, что драйвера под Windows найдутся автоматически, но чуда не произошло. При подключении в диспетчере устройств появилось новое неизвестное устройство с com-портом, после поиска драйверов оно было идентифицировано как трекбол, но драйвера не были правильно установлены. При этом в системе еще появляется com-порт. Я попытался использовать ПО от аналогичного модуля без usb, но безрезультатно: видимо протоколы обмена данными через UART у этих модулей отличаются. При последующих подключениях оно вообще не обнаруживалось.
Остался второй вариант использования данного модуля – подключение непосредственно к сенсору по шине I2C. Для этого, согласно информации на странице товара, необходимо замкнуть конденсатор сброса. Осталось найти его на плате среди десятка конденсаторов.
На плате установлены следующие компоненты:
— микроконтроллер STM32F301K6;
— USB-UART конвертер CH340;
— стабилизатор напряжения;
— кварцевый резонатор;
— резисторы и конденсаторы.
Вид сверху. 
Вид снизу. 
Чтобы найти нужный конденсатор, пришлось изучить даташит на микроконтроллер STM32F301K6 и прозвонить саму плату. Конденсатор, подключенный к пину reset микроконтроллера STM32, выделен на фотографии красным. Потребовалась довольно тонкая работа, чтобы замкнуть его с помощью кусочка провода МГТФ. 
Я проверил несколько примеров работы сенсора с ESP32. Для итоговой реализации я использовал в качестве управляющей платформы TTGO T-Watch, о которой можно узнать из моих обзоров: раз, два. Для подключения сенсора к T-Watch я использовал прото-шилд для Wemos D1 mini и угловые штырьковые гребенки. Получилось довольно компактно, конечно, корпус бы не помешал. Взяв за основу данный проект, я переделал его под TTGO T-Watch, а также добавил интерполяцию и возможность сохранения фотографий на microSD.
Пример сохраненных фото с «тепловизора». 
Ещё несколько примеров фотографий 
Фотографии сделаны до реализации интерполяции в разрешении 32*24 пикселей. А на видео уже пример работы с интерполяцией, с разрешением 64*48. Частота кадров составляет всего 4 кадра в секунду она зависит от частоты опроса датчика и задается программно, частоту можно увеличить до 32 при этом увеличится погрешность измерений.
Несмотря на столь небольшое разрешение сенсора MLX90640 его вполне можно использовать для множества целей:
— поиск утечек тепла в доме, при утеплении лоджии проверено на личном опыте;
— поиск греющихся элементов на плате, конечно самые мелкие детали будут неразличимы, но тем не менее такой инструмент может быть полезен;
— контроль присутствия людей, там где нет возможности использовать видеокамеру, человека можно заметить с расстояния порядка 10 м;
— пожарная безопасность;
Функции и улучшения, которые я хотел бы добавить к «тепловизору»:
— переделать проект под большой дисплей с тачскрином;
— добавить поддержку LVGL и сделать красивый дизайн с меню;
— увеличить разрешение сохраняемых изображений;
— добавить возможность потоковой трансляции изображения по Wi-Fi.
Я хочу также реализовать следующие проекты на основе сенсора MLX9040:
— Мобильный тепловизор на основе ESP32.
— Мобильный тепловизор для андроид.
— Радиоуправляемый робот с термальным зрением.
— Камера наблюдения с режимом термальной съемки.
— Тепловизор с детектором лиц на базе kendryte k210.
— Шлем виртуальной реальности или очки с термокамерой.
P.S.S.
В следствие пандемии коронавируса цены на сенсор MLX90640 взлетели в несколько раз. На Aliexpress можно найти модуль примерно за 200$. В конце 2019 г. компания Sipeed обещала выпустить в скором времени модуль термокамеры с разрешением 32*32 на базе сенсора от Heimann за
50$, но опять же из-за пандемии этим обещаниям не суждено было сбыться. Надеюсь в будущем ситуация улучшится.