🌀 👆 👩🏾‍🤝‍👩🏻 Cámara termográfica Arduino UNO 🐭 🐠 📐

Prólogo

Era el sexto semestre de capacitación, antes de nosotros (ya que 3 personas trabajaron en el proyecto), se convirtió en una tarea seria: era necesario hacer un proyecto de curso de hardware. Había muchas ideas diferentes: un piloto automático para un automóvil, un dispositivo de visión nocturna, etc. Pero la elección recayó en una cámara termográfica, ya que resultó no ser muy simple ni muy costosa. ¿Y quién no soñó con su cámara termográfica personal? En este artículo, hablaremos sobre cómo logramos ensamblar una cámara termográfica con características bastante buenas en el hogar.

Preparación

En primer lugar, era necesario decidir qué módulos necesitábamos para crear una cámara termográfica económica, pero al mismo tiempo con características aceptables. Como resultado, después de sopesar todos los pros y los contras, se decidió construir una cámara termográfica basada en un soporte de servo formado por dos servos, un sensor infrarrojo, un láser para un mejor posicionamiento del área escaneada y Arduino para controlar las señales del dispositivo. Habiendo decidido los módulos necesarios, era necesario comprarlo todo en alguna parte. El sensor infrarrojo que necesitábamos resultó ser bastante raro y no el más barato. Pero todo esto se encontró en la conocida tienda en línea china, solo quedaba esperar hasta que llegaran los paquetes.

Diseño del circuito

Para implementar nuestras ideas, decidimos parar en Arduino UNO. Decidimos elegirlo, ya que teníamos experiencia trabajando con esta plataforma y requeríamos un montaje rápido del dispositivo. En el diagrama, las resistencias pull-up R1 y R2 usan resistencias de 4.7 kΩ. El MLX90614 bci fue elegido como el sensor IR. Principalmente por el hecho de que tiene un campo de visión estrecho, y también por su facilidad de uso. Además, el sensor es bastante compacto y liviano, lo que facilita el trabajo de los servos, que ya funcionaban con pequeños atascos. Para el soporte de láser y servo, se eligieron los primeros módulos compatibles con arduino. Tuve suerte con el láser (y lo que podría estar mal con el láser), y los servoaccionamientos, como ya se mencionó, no funcionaron muy bien: reaccionaron mal ante movimientos cortos, a menudo atascados.Tuve que relajarme y lubricar, lo que mejoró ligeramente la situación.

Ensamblaje de imágenes

No hubo problemas con el montaje del circuito. Después de ensamblar y probar el funcionamiento del circuito, se hizo necesario ocultar todo lo innecesario para que todo pareciera aceptable y no hubiera preguntas innecesarias. Había varias opciones, pero como la pieza de plexiglás quedó huérfana, la elección era obvia. Por lo tanto, decidimos hacer una caja de plexiglás, en la que todos los cables y la placa se colocarán, y en la parte superior dejarán solo un soporte de servo con sensores y un láser. En nuestra opinión, resultó bella y prácticamente.

El proceso de ensamblaje fue el pulido de plexiglás (un lijado muy largo para no ver todo lo que hay detrás). También decidimos arreglar el soporte del servo en el marco. Después de estas manipulaciones, todo el marco simplemente se puso pegamento.

Asamblea

Así es como se veía nuestro dispositivo en el camino a la plena preparación:

En el camino al exito

Se conectó un sensor infrarrojo al láser y se montó en un servo soporte. Este diseño, a pesar de todas las deficiencias, se ha mostrado en un buen nivel. Todos los módulos, con la excepción de los servos de interferencia, realizaron las funciones que se les asignaron. Como resultado, tenemos un dispositivo tan compacto:

Dispositivo terminado

Trabaja con una cámara termográfica

La forma más fácil de controlar el dispositivo es controlarlo desde una computadora. La energía también se proporciona desde una computadora. El sensor envía datos de medición al puerto com. Por lo tanto, se escribió un programa para enviar comandos al dispositivo y leer datos del sensor.
El algoritmo de la cámara termográfica es bastante simple:

Abra el puerto com arduino
Realizamos el posicionamiento del sensor. Para establecer el área de escaneo, se establecen 2 puntos: bot: el punto inferior izquierdo de la imagen, en el centro, el centro de la imagen.
Comenzamos a escanear (el escaneo demora aproximadamente 2 minutos cuando se usa el modo "64x48 píxeles")
Recopilamos los datos recibidos del sensor en una matriz
Formamos la imagen

Interfaz de programa

Como puede ver en la captura de pantalla, la interfaz del programa está hecha en un estilo minimalista, solo todo lo que necesita para trabajar. Los nombres de los botones hablan por sí mismos. Cuando hace clic en un píxel específico del mapa de calor, se mostrará la temperatura correspondiente. Los colores para la temperatura se seleccionan en relación con los resultados de exploración actuales, es decir. la temperatura más alta se indicará en rojo y la más baja, en azul, incluso si estos valores difieren en 2-3 grados.
¿Cómo puedo verificar el rendimiento de la cámara termográfica? ¡Por supuesto, haber escaneado a uno de sus creadores! Como puede ver en el mapa de calor presentado anteriormente, el lugar más caluroso es la frente, hasta 33.42 º. Hay ciertos problemas con el "rango" del sensor: a una distancia de más de 50 cm, los resultados tienen un error bastante grande. Pero a corta distancia, los indicadores de temperatura se determinan con mucha precisión.

A continuación puede ver otro ejemplo del funcionamiento del dispositivo:

Vaso

como muestra el escaneo, la temperatura del agua dentro del vaso es de 38 º.

Vidrio caliente

Y aquí hay un video que muestra el generador de imágenes:

Para aquellos interesados, se proporcionan enlaces al código fuente del firmware y la aplicación:

Aplicación de firmware

Resumen

Tenemos un dispositivo con el que puede escanear pequeños objetos estáticos. Pero también hay desventajas: es completamente inadecuado para objetos grandes, y si el objeto se mueve, ni siquiera existe la más mínima posibilidad de obtener la imagen correcta. Sin embargo, la ventaja indudable de este dispositivo es su bajo costo. Todas las cámaras termográficas industriales cuestan varios miles de dólares, a veces varias decenas de miles. Y para una persona común, una cámara termográfica industrial es completamente inútil, mimar durante una semana y ponerla en un estante. Y para experimentos en el hogar, nuestro dispositivo será suficiente, barato y simple.

Cámara termográfica Arduino UNO