Câmera de imagem térmica DIY:como construir uma mais barata

Você está procurando uma maneira de capturar assinaturas de calor durante o inverno, mas não pode comprar nenhuma das câmeras térmicas comerciais? Se sim, o que você precisa é de uma câmera de imagem térmica DIY.

Fazer uma câmera termográfica não é tão difícil quanto parece. Na verdade, o processo envolve ativar a capacidade do sensor da câmera de ver a luz infravermelha.

A câmera de imagem térmica DIY é muito mais barata que a câmera térmica mais barata, que custa até duzentos dólares.

Portanto, neste artigo, você aprenderá como construir uma câmera térmica DIY fácil com operação suave e mostrará como essas câmeras especializadas funcionam.

Se você também quiser saber mais sobre circuitos de câmeras de imagem térmica, este artigo é para você.

Câmera de imagem térmica DIY

A câmera térmica média é um dispositivo caro. Se você quiser alugar, custaria cinquenta dólares por dia. No entanto, você pode construir uma câmera térmica mais acessível.

Resumindo, é possível converter qualquer câmera digital em uma câmera térmica. Por quê? Porque existem sensores CCD embutidos nessas câmeras que podem capturar o espectro infravermelho da luz.

Câmera do telefone com imagem térmica

Mas como a exposição prolongada à luz infravermelha pode danificar o sensor, a maioria dos fabricantes usa um filtro de bloqueio de infravermelho para desativar esse recurso. No entanto, remover o filtro infravermelho da lente da câmera pode permitir que você veja a beleza do infravermelho.

Este artigo usará a câmera termográfica MLX90640 com resolução de 24 por 32 ou 768 pixels para nossa câmera termográfica DIY. Também emparelharemos o MLX90640 e um Raspberry Pi SBC, permitindo gravar mapas de temperatura com resolução razoavelmente alta.

Também usaremos Python para motivar o RPI a produzir certos limites. Em seguida, podemos posicionar o MLX90640 corretamente para fornecer uma câmera térmica com resolução de 320 por 240.

Se você quiser que a câmera térmica DIY funcione enquanto você anda, você precisará de uma maneira de exibir a saída ao vivo da câmera e um pouco de bateria para mantê-la funcionando. A melhor parte é que você também pode usar esta câmera térmica DIY como câmera de segurança, pois sua resolução é alta o suficiente para capturar imagens de qualidade.

Princípio de funcionamento

Uma câmera térmica pode capturar apenas a região infravermelha de qualquer objeto que não seja visível ao olho humano. Curiosamente, a maioria das coisas pode produzir energia infravermelha, que você também pode chamar de assinatura de calor. Assim, uma câmera térmica detecta e mede a energia infravermelha de um objeto.

Além disso, a câmera converte os dados infravermelhos que detecta e mede em uma imagem eletrônica. A imagem eletrônica mostra a temperatura da superfície da coisa que você está medindo. As câmeras térmicas também contêm sistemas ópticos que coletam energia infravermelha em um chip detector especial ou matriz de sensores.

Imagem térmica

Além disso, a matriz de sensores abriga milhares de pixels detectores em um estilo de grade. Aqui está a melhor parte. Cada pixel no conjunto de sensores detecta a energia infravermelha focada nele e cria um sinal eletrônico correspondente.

O processador da câmera calcula o sinal de cada pixel e cria um mapa de cores mostrando a temperatura. Além disso, cada valor de temperatura tem uma cor diferente. Finalmente, a matriz de cores produzida se move para a memória da câmera e exibe uma imagem térmica do seu objeto medido.

A maioria das câmeras térmicas vem com câmeras padrão que capturam automaticamente a luz visível e criam imagens digitais padrão. Ao combinar essas imagens, você pode detectar facilmente áreas problemáticas em sua imagem térmica e combiná-las com a área real e o equipamento que está inspecionando.

Componentes necessários

Você precisa de dois componentes para construir uma câmera térmica DIY, incluindo:

• Computador Raspberry Pi 4
• Câmera térmica MLX90640

Embora os preços dos dois componentes possam mudar dependendo de onde você compra, o projeto não deve custar mais do que cento e cinquenta dólares.

Etapas

Aqui estão os passos que você precisa seguir para construir este projeto:

Etapa 1:Fiação

Primeiro, você precisa conectar seu MLX90640 ao seu Raspberry Pi. Confira a imagem abaixo para ver como conectar seus componentes.

Além disso, o Raspberry Pi e o MLX90640 usam um protocolo I2C para se comunicar. Este protocolo I2C requer que os pinos de hardware do Pi cinco ou três (SDA ou SCL) funcionem.

Diagrama de fiação

Etapa 2:como usar o MLX90640 para definir seu Raspberry Pi  

Você precisará da biblioteca Adafruit para programar a placa de breakout do MLX90640. Portanto, insira os seguintes códigos em seu terminal Raspberry Pi para verificar se você pode visualizar o sensor do MLX90640 em Python:

Ajudaria se você também fizesse isso; use os seguintes comandos:

Use os seguintes comandos:também, use os seguintes comandos para verificar se o I2C está ativado: 

O comando deve iniciar o arquivo de inicialização no RPi. Uma vez aberto, navegue até dtparam=i2c_arm=on e certifique-se de que o descomentar não esteja desabilitado. Após habilitar seu I2C, reinicie seu RPi com o comando abaixo:

Se todas as suas fiações estiverem corretas, você pode verificar a porta I2C para ver se o RPI registra seu MLX90640 após a reinicialização.

Você deve obter os seguintes resultados no seu terminal:

Resultados do Comando

Você está pronto para ir se vir o número 33 no seu terminal. É porque o endereço I2P do MLX90640 é 0x33. No entanto, certifique-se de confirmar isso na folha de dados MLX90640.

Agora, seu Raspberry Pi deve ser capaz de ler a placa de fuga do MLX90640. Mas você precisará instalar algumas outras bibliotecas, pois está trabalhando com a biblioteca Adafruit. Os comandos a seguir podem ajudá-lo com isso:

Em seguida, você pode instalar o Python IDLE (Integrated Development and Learning Environment), mas não é uma etapa obrigatória. No entanto, você pode usar o seguinte código para instalar o IDLE:

Por fim, abra o IDLE e tente importar sua biblioteca MLX90640 do Adafruit com o seguinte código de teste:

Código de teste

Os resultados do código acima devem ser uma impressão da temperatura média que seu MLX90640 lê. Não entre em pânico se você encontrar algum erro de taxa de atualização ao ler seu MLX90640.

Você pode resolver o problema aumentando a taxa do dispositivo I2C no RPi. Portanto, você precisará fazer alguns ajustes no arquivo “config.txt” com o seguinte comando:

Vá para a seção com ‘dtparam=i2c_arm=on’ não comentada e adicione a seguinte linha para aumentar a velocidade do I2C para 1Mbit/s:“i2c_arm_baudrate=1000000”.

Etapa 3:visualizar a câmera térmica em tempo real MLX90640

Existem diferentes maneiras de visualizar a saída do seu MLX90640 ao usar o Python. Um deles é o “imshow”, que permite visualizar qualquer imagem.

Aqui está uma implementação simples da visualização MLX90640 abaixo usando imshow em Python:

Código para visualização

Etapa 4:interpolando o MLX90640

O código de visualização acima é apenas uma maneira rápida e direta de obter uma exibição do seu painel térmico MLX90640. Você terá que melhorar a resolução da sua câmera térmica e a velocidade normal de plotagem para a última etapa.

Primeiro, você precisará da caixa de ferramentas ‘ndimage’ da biblioteca Python para ativar a função de zoom. Com este comando, você pode interpolar a saída 24×32 da sua câmera para 240×320. Em seguida, adicione o comando ao código de visualização acima:

Em seguida, você precisará habilitar o método “blitting” em “matplotlib” para obter uma taxa de quadros atualizada para a imagem interpolada. Aqui está o código que você precisa para isso:

Código Blit

Arredondando

Uma câmera de imagem térmica DIY, que é mais barata, é uma ótima maneira de capturar imagens infravermelhas sem esvaziar seus bolsos. Depois de criar um, você pode investigar rapidamente qualquer diferença de temperatura com seu termovisor.

Você também pode construir um sensor térmico que exiba temperaturas em imagens de alta resolução. Embora a resolução de uma câmera térmica DIY não possa ser comparada a uma variante comercial, é mais do que suficiente para detectar vazamentos de calor ou mudanças de temperatura em sua área ou em um objeto.

Você tem alguma pergunta? Não deixe de entrar em contato conosco, e ficaremos felizes em responder e ajudar você ainda mais.