👂🏼 🔱 🤞🏿 Termovisor Arduino UNO 🐨 👩🏻‍🎤 🍪

Prefácio

Era o sexto semestre de treinamento, diante de nós (já que três pessoas trabalhavam no projeto), uma tarefa séria se tornou - era necessário fazer um projeto de curso de hardware. Havia muitas idéias diferentes: um piloto automático para um carro, um dispositivo de visão noturna, etc. Mas a escolha recaiu em um termovisor, pois acabou por não ser muito simples e nem muito caro. E quem não sonhou com seu termovisor pessoal? Neste artigo, falaremos sobre como conseguimos montar um termovisor com boas características em casa.

Preparação

Antes de tudo, era necessário decidir quais módulos precisávamos para criar um termovisor barato, mas com características aceitáveis. Como resultado, tendo ponderado todos os prós e contras, decidiu-se construir um termovisor baseado em um servo suporte formado por dois servos, um sensor infravermelho, um laser para melhor posicionamento da área digitalizada e o Arduino para controlar os sinais do dispositivo. Tendo decidido sobre os módulos necessários, era necessário comprar tudo em algum lugar. O sensor infravermelho que precisávamos era bastante raro e não o mais barato. Mas tudo isso foi encontrado na conhecida loja on-line chinesa; só restou esperar até as encomendas chegarem.

Projeto do circuito

Para implementar nossas idéias, decidimos parar no Arduino UNO. Decidimos escolher, pois já tínhamos experiência em trabalhar com esta plataforma e exigíamos uma montagem rápida do dispositivo. No diagrama, os resistores pull-up R1 e R2 usam resistores de 4,7 kΩ. O MLX90614 bci foi escolhido como sensor de IR. Principalmente pelo fato de possuir um campo de visão estreito e também por sua facilidade de uso. Além disso, o sensor é bastante compacto e leve, o que facilita o trabalho dos servos, que já trabalhavam com pequenos atolamentos. Para o suporte a laser e servo, foram escolhidos os primeiros módulos compatíveis com arduino. Tive sorte com o laser (e o que poderia estar errado com o laser), e os servos, como já mencionado, não foram muito bons - eles reagiram mal a movimentos curtos, geralmente presos.Eu tive que relaxar e lubrificar, o que melhorou um pouco a situação.

Montagem do Imager

Não houve problemas com a montagem do circuito. Depois que o circuito foi montado e testado quanto à operacionalidade, tornou-se necessário ocultar tudo o que era desnecessário, para que tudo parecesse aceitável e não houvesse perguntas desnecessárias. Havia várias opções, mas como o pedaço de plexiglás ficou órfão, a escolha foi óbvia. Por isso, decidimos fazer um estojo de plexiglass, no qual todos os fios e a placa estarão, e no topo deixar apenas um suporte de servo com sensores e um laser. Em nossa opinião, ficou bonito e praticamente.

O processo de montagem foi o polimento do plexiglás (uma lixagem muito longa para não ver tudo por trás). Também decidimos consertar o suporte do servo no quadro. Após essas manipulações, todo o quadro foi simplesmente colocado em cola.

Assembléia

Foi assim que nosso dispositivo ficou no caminho da plena disponibilidade:

No caminho para o sucesso

Um sensor infravermelho foi conectado ao laser e montado em um suporte servo. Este projeto, apesar de todas as deficiências, mostrou-se em um bom nível. Todos os módulos, com exceção dos servos bloqueados, executavam as funções atribuídas a eles. Como resultado, temos um dispositivo tão compacto:

Dispositivo acabado

Trabalhar com um termovisor

A maneira mais fácil de controlar o dispositivo é controlá-lo a partir de um computador. A energia também é fornecida a partir de um computador. O sensor envia dados de medição para a porta de comunicação. Portanto, um programa foi escrito para enviar comandos para o dispositivo e ler dados do sensor.
O algoritmo do termovisor é bastante simples:

Abra a porta do arduino com
Realizamos o posicionamento do sensor. Para definir a área de digitalização, 2 pontos são definidos: bot - o ponto inferior esquerdo da imagem, no meio - o centro da imagem.
Começamos a digitalizar (a digitalização leva cerca de 2 minutos ao usar o modo "64x48 pixels")
Coletamos os dados recebidos do sensor em uma matriz
Formamos a imagem

Interface do programa

Como você pode ver na captura de tela, a interface do programa é feita em um estilo minimalista - apenas tudo o que você precisa para funcionar. Os nomes dos botões falam por si. Quando você clica em um pixel específico do mapa de calor, a temperatura correspondente a ele será exibida. As cores da temperatura são selecionadas em relação aos resultados atuais da digitalização, ou seja, a temperatura mais alta será indicada em vermelho e a mais baixa - em azul, mesmo se esses valores diferirem em 2-3 graus.
Como posso verificar o desempenho do termovisor? Claro, depois de digitalizar um de seus criadores! Como você pode ver no mapa de calor apresentado acima, o local mais quente é a testa - até 33,42 º. Existem certos problemas com o “alcance” do sensor - a uma distância superior a 50 cm, os resultados apresentam um erro bastante grande. Mas de perto, os indicadores de temperatura são determinados com muita precisão.

Abaixo, você pode ver outro exemplo da operação do dispositivo:

De vidro

Como mostra a varredura, a temperatura da água dentro do copo é de 38 º.

Vidro quente

E aqui está um vídeo demonstrando o gerador de imagens:

Para os interessados, são fornecidos links para o código fonte do firmware e do aplicativo:

Aplicação de Firmware

Sumário

Temos um dispositivo com o qual você pode digitalizar pequenos objetos estáticos. Mas também há desvantagens - é completamente inadequado para objetos grandes e, se o objeto se mover, não haverá a menor chance de obter a imagem correta. No entanto, a vantagem indubitável deste dispositivo é o seu baixo custo. Todos os termovisores industriais custam vários milhares de dólares, às vezes dezenas de milhares. E para uma pessoa comum, um termovisor industrial é completamente inútil, mima por uma semana e coloca o pó na prateleira. E para experimentos em casa, nosso dispositivo será suficiente, barato e simples.

Termovisor Arduino UNO