Тепловая камера своими руками

Содержание

Тепловизор своими руками из фотоаппарата

Наверное, многие смотрели фильм «Хищник» и немного завидовали способности видеть тепловое излучение, как пресловутый инопланетянин. Оказывается, не только на охоте можно пользоваться этой фишкой, а ещё во многих сферах производства и медицины. И не такое уж дорогое это удовольствие — тепловизор, а смастерить его своими руками можно даже из фотоаппарата а-ля мыльница. Как это сделать, и где девайс можно применить — тема сегодняшней статьи.

tv2

Для чего можно использовать тепловизор

Помимо спецэффектов в фантастических фильмах, прибор находит следующее применение:

tv4

tv1

tv3

Помимо перечисленного, тепловизор находит применение в астрономических телескопах, при ветеринарном контроле и в системах ночного вождения. Словом, спектр его применения точно не ограничивается охотой.

Принцип работы прибора

Не вдаваясь в дебри физики, поведаю: все тела температурой выше абсолютного нуля излучают тепло. В среднем инфракрасном диапазоне (7-14 мкм), не видимом человеческим глазом, максимальная степень излучения у тел температурой от -50 до +50 градусов. На дисплее тепловизора отражается цветная картинка перепада температур изучаемой поверхности. Градация цвета происходит в диапазоне цветов радуги от фиолетового к красному, в зависимости от степени нагрева поверхности.

Для некоторых производственных процессов интересны температуры в несколько сотен градусов. Длина волны у излучения в этом спектре меньше — 3-7 мкм. Но по принципу действия используемые для замеров приборы, независимо от рабочих температур, полностью идентичны.

tv6

Если тело имеет температуру порядка тысячи градусов, вспомогательные девайсы уже не нужны, свечение видно невооружённым глазом.

Работа прибора включает три основных этапа:

Современные устройства позволяют производить такие преобразования и получать изображения практически без задержки, в реальном времени.

Как переделать фотоаппарат в тепловизор

Вообще-то, переделывать ничего особо и не придётся. Изначально матрица фотоаппарата воспринимает инфракрасное излучение. Другое дело, что заводы-изготовители ставят в них так называемые тепловые фильтры, которые отражают либо поглощают попадающее на их поверхность ИК-излучение.

По-другому этот фильтр называют тепловое зеркало, в буржуйском исполнении — «hot mirror». В результате воспринимаемый матрицей фотоаппарата спектр становится примерно идентичным тому, что видит человеческий глаз.

tv8

Если извлечь из фотоаппарата ИК-фильтр, он начнёт работать как тепловизор. Можно (но не обязательно) установить вместо него фильтр видимого спектра. Как показывает практика, особой роли он не играет и на работу прибора влияния практически не оказывает.

Помимо фотоаппарата, подопытными (или жертвами — как процесс пойдет) для изготовления чудо-девайса могут послужить:

Описывать технологию их переделки не буду, поскольку это уже совсем другая история. Да и технология доработки сложнее, а затрат — на порядок больше.

Источник

Как сделать охотничий тепловизор своими руками?

Изначально предназначение тепловизора заключалось в использовании в военных целях. На сегодняшний же день его можно применять на охоте, в промышленности и в других целях. Покупной прибор имеет немалую стоимость, доступную не каждому человеку. В такой ситуации можно воспользоваться возможностью изготовления бюджетного тепловизора своими руками. Это довольно не простая задача, однако вполне выполнимая.

teplovizor mainЧаще всего встречаются переделки следующих цифровых фото- и видеоустройств:

Для анализа целесообразности таких переделок следует обдумать порядок работы и просчитать возможные последствия изменения конструкции прибора.

Охотничьи тепловизоры в идеале должны иметь корпус, который будет устойчивым к механическим повреждениям и ударам. Желательно, чтобы он был сделан из сплава с защищенностью примерно степени IP54.

Рассмотрим подробнее, как сделать тепловизор для охоты своими руками и что для этого понадобится.

Сложность изготовления тепловизора

Данное устройство фиксирует инфракрасное излучение, испускаемое животными. Бывалые же охотники на практике используют прибор не для быстрого поиска добычи, а для нахождения подранков. Для других целей прибор мало подходит, поскольку дальность его действия ограничивается чувствительностью.

По конструкции тепловизор во многом похож на классическую цифровую камеру. В его конструкции используются следующие составляющие:

teplovizor principОсновная сложность самостоятельного создания тепловизора заключается в материалах, применяемых в процессе производства светочувствительной матрицы и оптической системы. Эти компоненты можно купить отдельно и провести самостоятельную адаптацию для совместной работы.

Варианты адаптации других устройств

Можно найти много вариантов переделки стандартных фото- и видеокамер, а также других устройств, чтобы они могли выполнять функции тепловизора. Идеальной замены добиться невозможно, так как в таком случае производители сделали бы данную опцию базовой для оборудования. Максимум, чего можно достичь при переделке камеры – это режим ночной съемки на расстоянии до 2 метров.

Цифровая камера

Несмотря на некоторую схожесть в конструкции, является очень проблематичным сделать полноценный тепловизор из цифровой камеры. Демонтаж фильтра, работающего в диапазоне ИК, не принесет желаемого результата. Негативные последствия подобной операции – быстрый выход из строя матрицы и повышение уровня цветового шума.

teplovizor kameraДополнительно можно столкнуться с такими проблемами:

Если учесть все эти нюансы, то в итоге получится не очень качественный тепловизор. Его дальность будет минимальная, а высокая погрешность изображения не позволит нормально охотиться.

Web-камера

Альтернативным вариантом может быть изготовление устройства, которое регистрирует тепловое излучение животных и птиц, из Web-камеры.

Для переделки нужно приобрести специальный набор, который включает следующие элементы:

teplovizor webПосле сборки устройство будет способно фиксировать тепловое излучение на расстоянии до 30 метров. Бинокль с тепловизором для охоты можно также попытаться сделать с использованием Web-камер.

Инфракрасный термометр

Своими руками прибор можно сделать и с помощью платы Arduino и инфракрасного градусника. Для этого необходимо взять хороший инфракрасный термометр, так как известно, что он может измерять температуру на некотором расстоянии, и подключить его к светодиодам с фонаря через плату Arduino.

Фонарь для этого следует брать из качественных изделий. Если купите дешевую модель, то и тепловизор получится таким же. Плата Arduino – устройство, предназначенное для строительства простых схем в робототехнике и автоматике. Используется не специалистами в этих областях.

Программируйте плату так, чтобы свет фонарика изменялся в зависимости от температуры объекта.

Допустим, что холодные предметы будут синего цвета, живые объекты – красными, нейтральные – зелеными. Таким образом, при наведении прибора, разные объекты будут иметь соответствующий цвет. К прибору можно подключить цифровой дисплей, получая картинку с качеством не хуже, чем у дорогих моделей готовых тепловизоров.

teplovizor displayТак, вполне реально самостоятельно сделать охотничий тепловизор. И если стоимость прибора в магазинах составляет от 19 000 рублей, самодельный прибор вам обойдется в сумму от 2 до 5 тысяч. Окончательная стоимость определяется комплектующими деталями.

Например, стоимость платы Arduino – от 150 рублей, она зависит от качества, на светодиодный фонарь придется потратить от 500 до 2 000 рублей, а приличный дисплей можно приобрести за цену 1000–1500 рублей.

Покупка «девайса» для телефона

В последнее время популярными стали бытовые тепловизоры, которые стремятся адаптировать для охоты. Фактически же практике они могут использоваться только для поиска подранка, поскольку имеют ограничение дальности действия. Подобные модели чаще всего применяют для расчета тепловых потерь дома или анализа системы отопления.

Ярким примером такого действия является тепловизор Seek Thermal, который работает в паре со смартфоном.

teplovizor deviceОднако для анализа актуальности использования прибора во время охоты следует ознакомиться с техническими характеристиками устройства:

Цена такой модели составляет от 17 тысяч рублей.

Профессиональный охотничий тепловизор рекомендуется приобретать только в случае, если он действительно необходим.

Перед принятием решения касательно целесообразности самостоятельного изготовления прибора подсчитайте расходы и сравните с покупным устройством. Составьте полный перечень деталей и тщательно спланируйте все свои действия.

Источник

Как сделать тепловизор своими руками

Основная функция тепловизора заключается в наблюдении за изменяющимся распределением температуры на какой-либо поверхности. Вся полученная информация отображается на дисплее, как цветовое поле, где каждый цвет соответствует определенному температурному значению. Современные модели тепловизоров могут быть стационарными и переносными. С помощью стационарных устройств контролируются различные технологические процессы, выполняемые на промышленных предприятиях. Переносные тепловизоры применяются в особых условиях, когда скорость и простота использования приобретают решающее значение.

Принцип работы тепловизора

Для работы тепловизоров годятся любые погодные условия. С их помощью составляются термограммы, проверяется качество утепления помещений, определяются наиболее холодные или теплые места в комнатах, источники сквозняков и места скопления воды из-за перепадов температур. Но, несмотря на все положительные качества, очень немногие могут приобрести его в личное пользование по причине довольно высокой стоимости. Поэтому многие умельцы пытаются изготовить тепловизор своими руками из подручных материалов.

Благодаря способности к идентификации тепловых волн, тепловизоры стали популярны во многих областях жизни и деятельности людей. Все неодушевленные предметы, наряду с живыми существами, производят излучение электромагнитных волн в достаточно широком диапазоне частот, в том числе и в инфракрасном спектре. Инфракрасное излучение часто называется тепловым. Степень его интенсивности находится в зависимости от температуры объекта и практически не изменяется при разной степени освещения.

03808209

Данное свойство положено в основу работы тепловизора, не только фиксирующего тепловое излучение, выделяемое объектами, но и преобразующего в форму, доступную для визуального восприятия. С этой целью в приборе устанавливается специальный объектив с оптикой из германия. Данный материал применяется для изготовления линз, беспрепятственно пропускающих тепловое излучение. Обычное стекло нельзя использовать, потому что оно задерживает инфракрасные лучи.

Проходя через систему линз, инфракрасные волны задерживаются на специальной матрице. Она выполнена в виде микросхемы, состоящей из светочувствительных диодов, способных изменять сопротивление в зависимости от интенсивности воздействия на них инфракрасных лучей. Современные технологии позволяют создать матрицу компактной, с низкой энергоемкостью. Для улучшения качества изображения предусмотрено ее охлаждение с помощью программных и аппаратных средств.
57048247
Токовые посылки, прошедшие через матрицу, считываются процессором и преобразуются в видеосигнал, который выводится на внешний монитор или дисплей тепловизора. Разница температур объекта и окружающей среды дают вполне четкий контур изображения. Каждая волна в зависимости от температуры, отображается с помощью разных цветов. Для более удобного пользования прибором в некоторых моделях поверх кадра выводится шкала, отображающая соответствие разных точек изображения, значениям абсолютной температуры объекта. Дополнительно могут отображаться минимальные и максимальные значения температур.

Современные приборы обладают точностью вычислений в пределах 0,05 градуса, что дает возможность получить наиболее реалистичную картинку. Чаще всего настройка тепловизора выполняется на тепловые волны длиной 3-5,5 мкм. Это дает возможность снизить до минимума влияние на чувствительность прибора таких природных явлений, как дождь, снег, туман и дым.

Тепловизор своими руками из фотоаппарата

Одним из вариантов является самостоятельное изготовление тепловизора на базе фотоаппарата, в состав которого входит матрица со структурой, как и у настоящего прибора.

Изначально каждый фотоаппарат настраивается таким образом, чтобы человек получал изображения в натуральном виде. С этой целью устанавливается специальный фильтр, отражающий или поглощающий инфракрасные лучи. В результате, кривая чувствительности матрицы становится идентичной кривой человеческого глаза. Для того чтобы фотоаппарат стал выполнять функции тепловизора, из него нужно удалить фильтр инфракрасного излучения. Иногда вместо него устанавливается фильтр видимого спектра, не имеющий большого значения и не влияющий на качество изображения. Таким же образом можно изготовить тепловизор для охоты своими руками.

15824652

Готовый тепловизор может применяться в домашних условиях. С его помощью легко обнаружить места проникновения в помещение холодного воздуха, ликвидировать сквозняки и утечку тепла.

Тепловизор своими руками из смартфона

Сам смартфон невозможно превратить в тепловизор без использования дополнительного оборудования. Однако с недавних пор стала выпускаться специальная приставка Seek Thermal, являющаяся по своей сути мобильным миниатюрным тепловизором, с размерами, не более спичечного коробка.

30366938

Смартфон для тепловизора является не только экраном, отображающим информацию, но и своеобразной вычислительной машиной. Все действия выполняются с помощью специального приложения Seek Thermal, обладающего широкими возможностями. Данная программа позволяет сделать выбор цветовой палитры, единиц измерения температуры, выполнить настройку изображения и много других операций.

Тепловизор из видеокамеры своими руками

Решение задачи, как сделать тепловизор своими руками достаточно простое, за исключением особенностей программирования платы. В самом начале выполняется подключение инфракрасного термометра к плате Arduino. Данный элемент позволяет определить температуру объекта в какой-либо конкретной точке. Сама плата выполняет промежуточную функцию. К ней подключаются заранее приготовленные светодиоды. Затем всю систему нужно запрограммировать таким образом, чтобы показания термометра совпадали с определенным цветом, который будут производить светодиоды. Если выполнить настройку в соответствии с общепринятыми стандартами, то высокой температуре будет соответствовать красный цвет, а более низким температурным показателям – синий.

04606120

Работоспособность всей конструкции проверяется путем направления на стену луча инфракрасного термометра. При этом светодиоды должны загореться установленными цветами. Однако такая проверка будет неполной в связи с отсутствием дисплея. Эта проблема легко решается с помощью обычной видеокамеры, настроенной на замедленную съемку. Снимки производятся через каждые 2-3 секунды, фиксируя освещение, исходящее от светодиодов. На дисплее отображаются соответствующие цветные пятна.

Тепловизор своими руками из веб-камеры

Одним из вариантов такой сборки является использование рабочей веб-камеры и датчика температуры MLX90614, предназначенного для сканирования объекта. Его единственным недостатком считается очень низкая скорость сканирования. Однако на фоне существенной экономии денежных средств, эта проблема не имеет решающего значения.

98597364

Дополнительно понадобятся: плата Arduino, два сервопривода с корпусами, штатив, резисторы на 4,7 кОм – 2 шт., лазерная указка. Источником исходного изображения служит веб-камера, она же выполняет функции видоискателя.

С помощью двух сервоприводов осуществляется движение в горизонтальном и вертикальном направлениях. Нижний горизонтальный привод закрепляется на штативе, сюда же устанавливается лазерная указка. На вертикальный сервопривод прикрепляется веб-камера и датчик температуры. Датчики Arduino подключаются по специальной схеме. Далее, когда тепловизор из камеры своими руками полностью собран, вся конструкция помещается в общий корпус и закрепляется на штативе. После этого можно начинать сканирование выбранной области. При этом лазерная указка выполняет функцию целеуказателя во время проведения съемки.

Самодельный сканирующий тепловизор из ик-датчика

29441653

Принцип работы светодиода: параметры и характеристики

70558479

Инфракрасные обогреватели вред и польза

22933229

Камера видеонаблюдения Wi-Fi

34693154

77199209

Камеры видеонаблюдения с датчиком движения и записью

Источник

Как сделать тепловизор своими руками: советы от профи

В современном мире трудно будет отыскать человека (за исключением, возможно, лишь детей до 7-8-летнего возраста) никогда не слышавших о тепловизорах. Правда, хоть раз державших настоящий прибор в руках, наберётся не так много. И, тем не менее, на свете существуют люди, не только обладающие тепловизорами, но и смастерившие их самостоятельно из подручных материалов.

Возможно ли сделать тепловизор своими руками?

Такая необходимость становиться новыми Кулибинами в нашей стране связана с весьма высокой стоимостью этих профессиональных устройств. В случае же сборки по принципу «сделай сам» цена самодельного тепловизора падает даже не в разы, а на порядки. Несмотря на довольно сложный принцип работы, сборка аппарата в домашних условиях возможна, а абсолютное большинство необходимых датчиков (например, популярный MLX90614ESF) можно легко купить на интернет-площадках типа e-bay. По существу, главной сложностью является оптика, требуемая для чёткого конфигурирования изображения на приёмном мониторе. Причём оптика специализированная, использующая в составе редкоземельные элементы (чаще всего германий) – и вот её без уникальных технических навыков и глубоких знаний физики изготовить в квартире малореально.

teplovizor na ohote1

Действие тепловизора на охоте

Однако, простое решение для этого есть – и состоит оно в использовании готовых оптических систем из любого устройства, в котором они присутствуют (цифровых фотоаппаратов, web и обычных видеокамер и т.д.).

Необходимость на охоте

Тепловизор – прибор многофункциональный, но, помимо использования в качестве стационарного оборудования (для контроля различных промышленных техпроцессов), наиболее полезна его портативная и переносная версия. В полной мере относится сказанное и к применению прибора на охоте – причём желательным является конструкция аппарата в виде ударопрочного и лёгкого моноблока, обеспечивающая высокую дальность различимой видимости (на профессиональных моделях составляющая 1,5 км и имеющая уровень защиты свыше IP54). Если аппарат будет собран на цифровой, а не аналоговой оптике (с трудом позволяющей отличить горячий костёр от холодного снега на расстоянии уже 100 метров), охотник получит возможность найти зверя или птицу в самых неблагоприятных для обычного человеческого зрения условиях. К таковым можно отнести и тёмное время суток, и густой туман, и дождь, и даже заросли, маскирующие животных, застывших и не двигающихся с места.

gotovyj teplovizor1

Для тепловизора же излучение тела теплокровных млекопитающих или птиц на мониторе будет выглядеть ярким пятном, что просто не позволит добыче остаться незамеченной.

Принцип работы

Принцип действия тепловизоров основан на законе физики, согласно которому любое нагретое тело излучает в пространство тем более интенсивное инфракрасное излучение (ИК), чем горячее температура предмета – в том числе и тело теплокровного животного. Такое излучение улавливается нашим прибором и преобразуется в картинку на мониторе, удобную для человеческого восприятия. Разница в температуре ИК-излучения передаётся различными цветами, привычными для нас по традиционному, видимому излучению. От тёмно-фиолетового и синего для наиболее холодных тел – до оранжевого и ярко-красного горячих.

shema teplovizora1

Осуществляется этот процесс приёма-передачи изображения в 3 этапа:

Стоит отметить, что для человеческой скорости реакции все эти действия осуществляются по существу мгновенно.

Конечно, собранный самостоятельно тепловизор качества картинки и эффективной дальности профессионального аппарата не даст. Но для охотника, желающего засечь хотя бы просто бесформенное тепловое пятно затаившегося зверя, в устройстве высокой чёткости стоимостью в 5, 10, а иногда и в 20 тысяч долларов, в сущности, нет необходимости.

kak dejstvujut teplovizor izobrazhenie1

Как действует тепловизор – изображение

Мы готовы предложить вам три практических варианта сборки любительского тепловизора – а какой из них выбрать, решать остаётся самому охотнику.

princip raboty teplovizora1

Принцип работы тепловизора на примере автомобиля

Тепловизор из фотоаппарата

Этот метод создания тепловизора наиболее прост и недорог – поскольку требует минимального вмешательства в конструкцию цифровика и таких же невысоких затрат. Основан он на том простом физическом факте, что цифровые аппараты на входе фиксируют ИК-излучение так же, как и обычное. Но, поскольку в обычных условиях тепловая часть спектра фотографу не нужна, перед приёмной матрицей производителями устанавливается специальный фильтр, отражающий ИК-лучи (так называемый «hot mirror», или тепловое зеркало).

izgotovlenie iz fotoapparata1

Изготовление самодельного тепловизора из фотоаппарата

Таким образом, превращение цифровика в тепловизор по существу будет заключаться лишь в замене одного снятого фильтра (инфракрасного) на другой (для обычного света). Причём на практике даже 2-е действие, в принципе, можно не осуществлять.

shema peredelki fotoapparata1

Схема обработки изображения фотоаппаратом

Устройство из web-камеры

Особенности сборки тепловизора из веб-камеры на фото

Для сборки понадобится:

Данная конструкция и будет работать как тепловизор с целеуказателем (правда, придётся отдельно скачать и установить ещё и софт для Arduino – доступный в интернете и небольшой по размеру – около 7Мб вместе с инструкцией по установке скетчей и библиотек).

shema podkljuchenija datchika i servoprivodov k mikrokontrolleru1

Схема подключения датчика и сервоприводов к микроконтроллеру

Тепловизор из видеокамеры

По существу, технически метод является копией варианта с фотоаппаратом – разве что корпус такого тепловизора получится более удобным, а качество изображения – более высокой чёткости (правда, потребуется видеокамера с инфракрасной подсветкой).

teplovizor iz videkamery1

Тепловизор из видекамеры

Другие варианты

Вполне реальным (и наиболее комфортным для всех, кто не особо дружит с паяльниками, отвёртками и технической литературой) является и вариант с использованием самых обычных смартфонов, наделённых возможностями тепловизора Flir One.

kak rabotaet pnv na telefone1

Как работает ПНВ на телефоне

teplovizor iz smartfona1

Тепловизор из смартфона

Для путешественников и охотников экран такого смартфона (при активации соответствующего режима) будет ничем не уступать по качеству картинки наиболее простым профессиональным тепловизорам. А также обладать возможностью работать под дождём и визуализировать любое ИК-излучение в пределах от 0 до 100°С. Хотя и не позволит, разумеется, что-либо различить на расстояниях около километра. Но — будучи при этом примерно в 10 раз дешевле! И ничего не стоя (в плане дополнительных затрат) тем, кто просто решит обновить мобильный телефон на такую модель.

teplovizor iz pribora gps1

Тепловизор из прибора GPS

Видео: термосканер своими руками

В заключение можно сказать, что ряд современных стандартных гаджетов вполне позволяют преобразовать себя в тепловизоры – после внесения минимальных изменений в конструкцию. И в результате, не требуя огромных дополнительных вложений, значительно расширяют временные и погодные рамки условий, при которых с помощью даже самодельных тепловизоров можно засечь желанную добычу. Хотя при ночном вождении использование таких самодельных устройств в качестве прибора ночного видения автомобилях все же не рекомендуется (а созданных на основе веб-камер – запрещается).

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector