👩🏻‍🏭 ⛹🏾 🐍 Pencitraan termal Arduino UNO 👨🏼‍💻 🎏 👐🏽

Kata Pengantar

Itu adalah pelatihan semester 6, sebelum kami (karena 3 orang mengerjakan proyek), tugas yang serius menjadi - perlu membuat proyek kursus perangkat keras. Ada banyak ide yang berbeda: autopilot untuk mobil, perangkat night vision, dll. Tetapi pilihannya jatuh pada imager termal, karena ternyata tidak terlalu sederhana dan tidak terlalu mahal. Dan siapa yang tidak memimpikan imager termal pribadinya? Pada artikel ini, kita akan berbicara tentang bagaimana kita berhasil merakit imager termal dengan karakteristik yang cukup bagus di rumah.

Persiapan

Pertama-tama, perlu untuk memutuskan modul mana yang kami butuhkan untuk membuat imager termal yang murah, tetapi pada saat yang sama memiliki karakteristik yang dapat diterima. Akibatnya, setelah mempertimbangkan semua pro dan kontra, diputuskan untuk membangun imager termal berdasarkan braket servo yang terdiri dari dua servos, sensor inframerah, laser untuk penentuan posisi yang lebih baik dari area yang dipindai, dan Arduino untuk mengontrol sinyal perangkat. Setelah memutuskan modul yang diperlukan, perlu untuk membeli semuanya di suatu tempat. Sensor inframerah yang kami butuhkan ternyata agak langka dan bukan yang termurah. Tetapi semua ini ditemukan di toko online Cina yang terkenal, hanya tinggal menunggu sampai paket tiba.

Desain sirkuit

Untuk mengimplementasikan ide-ide kami, kami memutuskan untuk berhenti di Arduino UNO. Kami memutuskan untuk memilihnya, karena kami sudah memiliki pengalaman bekerja dengan platform ini dan membutuhkan perakitan cepat perangkat. Dalam diagram, resistor pull-up R1 dan R2 menggunakan resistor 4,7 kΩ. MLX90614 bci dipilih sebagai sensor IR. Terutama karena fakta bahwa ia memiliki bidang pandang yang sempit, dan juga karena kemudahan penggunaannya. Juga, sensornya cukup ringkas dan ringan, yang memfasilitasi kerja servos, yang sudah bekerja dengan selai kecil. Untuk braket laser dan servo, modul yang kompatibel dengan arduino pertama dipilih. Saya beruntung dengan laser (dan apa yang salah dengan laser), dan servo drive, seperti yang telah disebutkan, tidak datang dengan sangat baik - mereka bereaksi buruk terhadap gerakan pendek, sering macet.Saya harus bersantai dan melumasi, yang sedikit memperbaiki situasi.

Perakitan Imager

Tidak ada masalah dengan perakitan sirkuit. Setelah rangkaian dirakit dan diuji operabilitasnya, menjadi perlu untuk menyembunyikan segala sesuatu yang tidak perlu sehingga semuanya tampak dapat diterima dan tidak ada pertanyaan yang tidak perlu. Ada beberapa pilihan, tetapi karena potongan plexiglass menjadi yatim piatu, pilihannya jelas. Oleh karena itu, kami memutuskan untuk membuat kasing dari plexiglass, di mana semua kabel dan papan akan terletak, dan di bagian atas hanya menyisakan braket servo dengan sensor dan laser. Menurut pendapat kami, itu ternyata indah dan praktis.

Proses perakitan adalah pemolesan plexiglass (pengamplasan yang sangat panjang agar tidak melihat semuanya di belakangnya). Kami juga memutuskan untuk memperbaiki braket servo pada frame. Setelah manipulasi ini, seluruh bingkai hanya ditempelkan pada lem.

Majelis

Beginilah tampilan perangkat kami saat menuju kesiapan penuh:

Di jalan menuju kesuksesan

Sensor inframerah dihubungkan ke laser dan dipasang pada braket servo. Desain ini, terlepas dari semua kekurangannya, telah menunjukkan dirinya pada tingkat yang baik. Semua modul, dengan pengecualian dari gangguan server, menjalankan fungsi yang ditugaskan padanya. Akibatnya, kami mendapatkan perangkat yang sangat ringkas:

Perangkat jadi

Bekerja dengan imager termal

Cara termudah untuk mengontrol perangkat adalah dengan mengendalikannya dari komputer. Daya juga disediakan dari komputer. Sensor mengirim data pengukuran ke port com. Oleh karena itu, sebuah program ditulis untuk mengirim perintah ke perangkat dan membaca data dari sensor.
Algoritma imager termal cukup sederhana:

Buka port arduino com
Kami melakukan pemosisian sensor. Untuk mengatur area pemindaian, 2 titik ditetapkan: bot - titik kiri bawah gambar, tengah - tengah gambar.
Kami mulai memindai (pemindaian memakan waktu sekitar 2 menit saat menggunakan mode "64x48 piksel")
Kami mengumpulkan data yang diterima dari sensor dalam sebuah array
Kami membentuk gambar

Antarmuka program

Seperti yang dapat Anda lihat di tangkapan layar, antarmuka program dibuat dalam gaya minimalis - hanya semua yang Anda perlukan untuk bekerja. Nama-nama tombol berbicara sendiri. Ketika Anda mengklik piksel tertentu dari peta panas, suhu yang sesuai dengannya akan ditampilkan. Warna untuk suhu dipilih relatif terhadap hasil pemindaian saat ini, yaitu suhu tertinggi akan ditunjukkan dalam warna merah, dan yang terendah - berwarna biru, bahkan jika nilai-nilai ini berbeda 2-3 derajat.
Bagaimana saya bisa memeriksa kinerja imager termal? Tentu saja, telah memindai salah satu pembuatnya! Seperti yang dapat Anda lihat dari peta panas yang disajikan di atas, tempat terpanas adalah dahi - sebanyak 33,42 º. Ada masalah tertentu dengan "jangkauan" sensor - pada jarak lebih dari 50 cm, hasilnya memiliki kesalahan yang agak besar. Tetapi pada jarak dekat, indikator suhu ditentukan dengan sangat akurat.

Di bawah ini Anda dapat melihat contoh lain dari pengoperasian perangkat:

Gelas

Seperti yang ditunjukkan oleh pemindaian, suhu air di dalam gelas adalah 38 º.

Gelas panas

Dan inilah video yang menunjukkan imager:

Bagi yang berminat, tautan ke kode sumber firmware dan aplikasi disediakan:

Aplikasi Firmware

Ringkasan

Kami memiliki perangkat yang dapat digunakan untuk memindai objek statis kecil. Tetapi ada juga kelemahan - itu benar-benar tidak cocok untuk objek besar, dan jika objek bergerak, maka tidak ada kesempatan sedikit pun untuk mendapatkan gambar yang benar. Namun, keunggulan yang tidak diragukan dari perangkat ini adalah harganya yang murah. Semua pencitra panas industri berharga beberapa ribu dolar, kadang-kadang beberapa puluh ribu. Dan untuk orang biasa, pencitraan panas industri benar-benar tidak berguna, manjakan selama seminggu dan letakkan di rak. Dan untuk eksperimen di rumah, perangkat kami akan cukup, murah dan sederhana.

Pencitraan termal Arduino UNO