Construa Sua Própria Câmera de Imagem Térmica de Baixo Custo: Guia DIY

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

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

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

Então, neste artigo, você aprenderá como construir uma câmera térmica DIY fácil com operação suave e mostraremos como estas câmeras especialistas funcionam.

Se você também quer aprender mais sobre circuitos de câmera de imagem térmica, este artigo é para você.

Câmera de Imagem Térmica DIY

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

Em resumo, é possível converter qualquer câmera digital em câmera térmica. Por quê? Porque há sensores CCD embutidos nestas câmeras que podem capturar o espectro infravermelho da luz.

Câmera de Celular com Imagem Térmica

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

Este artigo usará a câmera térmica MLX90640 com resolução 24 por 32 ou 768 pixels para nossa câmera de imagem térmica 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. Então, podemos posicionar o MLX90640 adequadamente para entregar câmera térmica rodando resolução 320 por 240.

Se você quer a câmera térmica DIY funcionar enquanto caminha, precisará de maneira de exibir saída ao vivo da câmera e alguma bateria para mantê-la rodando. A melhor parte é que você também pode usar esta câmera térmica DIY como câmera de segurança já que 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 é visível ao olho humano. Interessantemente, a maioria das coisas pode produzir energia infravermelha, que você também pode chamar de assinatura de calor. Portanto, câmera térmica detecta e mede energia infravermelha de um objeto.

Também, a câmera converte os dados infravermelhos que detecta e mede em imagem eletrônica. A imagem eletrônica mostra a temperatura de superfície da coisa que você está medindo. Câmeras térmicas também contêm sistemas ópticos que reúnem energia infravermelha em chip detector especial ou array de sensores.

Imagem Térmica

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

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

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

Componentes Necessários

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

• Computador Raspberry Pi 4
• Câmera térmica MLX90640

Enquanto os preços dos dois componentes podem mudar dependendo de onde você compra, o projeto deve custar nada mais que cento e cinquenta dólares.

Passos

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

Passo 1: Ligação

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

Também, o Raspberry Pi e MLX90640 usam protocolo I2C para comunicar. Este protocolo I2C requer pinos de hardware cinco ou três do Pi (SDA ou SCL) para funcionar.

Diagrama de Ligação

Passo 2: Usando MLX90640 para Configurar Seu Raspberry Pi

Você precisará da biblioteca Adafruit para programar a placa breakout do MLX90640. Portanto, insira os seguintes códigos no terminal do seu Raspberry Pi para verificar se pode visualizar o sensor do MLX90640 em Python:

Também seria útil fazer isso; use os seguintes comandos:

Use os seguintes comandos: também, use os seguintes comandos para verificar se você tem I2C habilitado:

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

Se todas suas ligações estão corretas, você pode verificar a porta I2C para ver se o RPI registra seu MLX90640 após reiniciar.

Você deve obter os seguintes resultados no seu terminal:

Resultados do Comando

Você está pronto se vir o número 33 no seu terminal. É porque o endereço I2C do MLX90640 é 0x33. No entanto, certifique-se de confirmar isso no datasheet do MLX90640.

Agora, seu Raspberry Pi deve ser capaz de ler a placa breakout do MLX90640. Mas, você precisará instalar outras bibliotecas já que está trabalhando com biblioteca Adafruit. Os seguintes comandos podem ajudar com isso:

Em seguida, você pode instalar Python IDLE (Ambiente Integrado de Desenvolvimento e Aprendizado), mas não é passo obrigatório. No entanto, você pode usar o seguinte código para instalar IDLE:

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

Código de Teste

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

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

Mova para a seção com 'dtparam=i2c_arm=on' sem comentário e adicione a seguinte linha para aumentar velocidade do I2C para 1 Mbit/s: "i2c_arm_baudrate=1000000".

Passo 3: Visualizando Câmera Térmica em Tempo Real MLX90640

Existem diferentes maneiras de visualizar saída do seu MLX90640 enquanto usa Python. Uma delas é "imshow", que permite visualizar qualquer imagem.

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

Código para Visualização

Passo 4: Interpolando o MLX90640

O código de visualização acima é apenas maneira rápida e direta de obter display do seu array térmico MLX90640. Você terá que melhorar a resolução da sua câmera térmica e velocidade normal de plotagem para o último passo.

Primeiro, você precisará da ferramenta 'ndimage' da biblioteca Python para ativar função de zoom. Com este comando, você pode interpolar saída 24×32 da sua câmera para 240×320. Então, adicione o comando ao código de visualização acima:

Em seguida, você precisará habilitar método "blitting" no "matplotlib" para obter taxa de quadros atualizada para imagem interpolada. Aqui está o código que você precisa para isso:

Código de Blitting

Finalizando

Uma câmera de imagem térmica DIY, que é menos cara, é ótima maneira de capturar imagens infravermelhas sem esvaziar seus bolsos. Após criar uma, você pode investigar rapidamente qualquer diferença de temperatura com seu imageador térmico.

Você também pode construir sensor térmico que exibe temperaturas em imagens de alta resolução. Embora a resolução de câmera térmica DIY não se compare a variante comercial, é mais que suficiente para detectar vazamentos de calor ou mudanças de temperatura na sua área ou objeto.

Você tem alguma dúvida? Certifique-se de nos contatar, e ficaremos felizes em responder e ajudar você mais.