В сегодняшнем видео канала Yar покажем, как сделать сканирующий тепловизор на основе инфракрасного датчика температуры, ардуино, дисплея к нему, двух сервомашинок, двух гаек и карандаша. Комплектующие можно купить с бесплатной доставкой в этом китайском магазине.
Сканирующий тепловизор из датчика температуры
Начнем с доработки датчика температуры. Для начала к нему припаяли провода, паяются они по даташиту, легко ищется в Интернете. И так же, по нему можно узнать, что угол обзора этого датчика равен 10%. И вся причина в бленде. То есть она относительно короткая. Чтобы уменьшить угол обзора и тем получить большее разрешение тепловизора, надо как-то нарастить бленду.
Внутри бленды, как оказалось, обычная стандартная костовская резьба М5. В неё вкручивается болтик. Логично к нему приделать пару гаечек с длинной резьбой, чтобы эту бленду нарастить.
Гайки надо вымазать внутри хотя бы маркером. В идеале, конечно, чем-нибудь получше, но – то, что есть.
Почему в тепловизоре не стоит использовать просто трубочку?
Потому что естественный рельеф резьбы не даёт свету отражаться вдоль гайки. Даже при относительно хорошей отражающей способности – видно, что бликует резьба, – с той стороны этих бликов не будет. Потому что эти бугры их в себе задерживают.
Чтобы всё это выровнять, я накручу это на болтик, и смотаю изолентой.
Учитывая, что бленда наращена чуть больше, чем в два раза, угол снизился где-то до 3-4-х градусов.
Следующим этапом надо подключить к ардуино дисплей, что сделать несложно. Для тех, кто в теме, всё написано – что куда. С дисплеем всё.
Также здесь будут использоваться сервомашинки, как привод для сканера. Их подключаем в порт ардуино. Допустим, использовать порты 6 и 7. Впоследствии это надо будет указывать в прошивке. И, важный момент, подключаем их не в 5-ти вольтовый выход на ардуино, а в вход, питание.
Подключаем машинки.
Следующим будет датчик.
В данном случае провода перепутаны, припаял их неправильно. То есть красный с чёрным – это провода, по которым идут данные. А синий с белым – провода питания.
В даташите к датчику указано, что провода, по которым идут данные, должны быть подтянуты к плюсу, плюс 5-ти вольтам. Будем это делать какими-то рандомными резисторами, у них относительно большой номинал.
Подсоединяется датчик к портам ардуино, которые подписаны SCL, SDA.
Сам датчик приклеивать к сервомашинке неудобно, поэтому примотаем его к карандашу.
Сервомашинки будут просто приклеены на термоклей.
Эта сервомашинка двигает сканером в горизонтальном положении, а эта – в вертикальном. Она уже должна сидеть на вот этой сервомашинке, и её точно так же приклеим. И к ней клеится датчик.
Не будем показывать, как написать прошивку в этом видео, потому что для новичков она слишком сложная, а для тех, кто уже в теме – слишком тривиальная.
В принципе, ничего сложного нет, нужно управлять сервомашинками и выводить поочерёдно пиксели на экран. Вот и всё.
Прошивка залита. Питаться вся эта штука будет вот от портативного аккумулятора.
Принцип работы сканирующего тепловизора
Сервомашинки сканируют изображение, то есть полинейно. Это по горизонтали движется, а эта по вертикали. И на каждый шаг по горизонту приходятся все шаги, а не кратное количество пикселей на дисплее по вертикали. В свою очередь здесь, на дисплее, отображаются отсканированные пиксели.
Вот идёт процесс сканирования, хотя изображения сейчас не будет, потому что двигаем весь этот тепловизор в процессе. И вот ставим руку перед датчиком, и убираем. Вот такая вот принципиально простая вещь, простая в реализации, сейчас буду показывать примеры её работы.
Ведущий показывает: Рука на тепловизоре. Горячий клеящий пистолет. Лазанья в пакете (видимо, предварительно разогретая в микроволновке) на тепловизоре.
Простейший тепловизор из ик-датчика, сервомашинок и ардуино. В отличии от обычной камеры без ик-фильтра, этот прибор видит именно “тепло” в диапазоне от -20 до 60 градусов Цельсия. В будущем я собираюсь улучшить его, поменяв сервомашинки на шаговые моторы и применить одну хитрость для радикального сужения угла обзора датчика и повышения разрешения сканирования.
Обсуждение
- Привет автор прикольного устройства. Интересный прибор, до этого подобного не видел. Тоже такое устройство соберу. Но есть недостаток – это скорость обработки, я насколько понял что сервомашинки достаточно быстро могут пройтись и провести датчик. Получается сам микроконтроллер не успевает обработать? Доработать и будет крутой тепловизор, потому что дешевле чем заводской который больше 150 тыс руб. стоит.
- Не интересовался скоростью передачи данных с ик-датчика, но уверен можно найти очень быстрый, второй момент – скорость обработки сигналов железом – есть Edison на iCore3 – должен тоже успеть обработать несколько кадров в секунду. Ну и получить такую скорость можно быстро вращая датчик… электромотором, а не шаговым сервоприводом. А уже сам мотор тем же сервоприводом быстрым. Хорошие скользящие контакты – вот это имхо небольшая проблема в цифровой электронике, но все равно должно получиться. Принцип тот же, что и у радиолокаторов на кораблях. Получатся 360 градусные панорамные кадры, да еще несколько раз в секунду. Хотя этот велосипед уже давно изобретен. Но собрать самому – это всяческих похвал.
- А если вместо теплового датчика – лазерный дальномер присобачить? Можно сканировать пространство в 3D? … Потому, что 3D не обязательно сканировать попиксельно, можно просто ориентируясь по фотке светить в определённые точки объекта и определять какое до них расстояние. Тогда это можно будет в реальном времени делать. Например, распознавалка лиц указывает где в кадре лица – светим им лазером в лоб, и измеряем до них расстояние.
- Можно попробовать через жк матрицу, по пиксельно выключатель ячейки и замерять температуру, скорость увеличится в разы из за исключения механики (экран можно взять из смартфона и использовать App Invento это то что мне пришло в голову).