Як зробити тепловізор своїми руками: поради від профі

У сучасному світі важко буде знайти людину (за винятком, можливо, лише дітей до 7-8-річного віку) ніколи не чули про тепловізорах. Правда, хоч раз тримали цей прилад в руках, набереться не так багато. І, тим не менш, на світі існують люди, не тільки володіють тепловізорами, а й змайстрував їх самостійно з підручних матеріалів.

Чи можливо зробити тепловізор своїми руками?

Така необхідність ставати новими Кулібінамі в нашій країні пов`язана з досить високою вартістю цих професійних пристроїв. У разі ж збірки за принципом «зроби сам» ціна саморобного тепловізора падає навіть не в рази, а на порядки. Незважаючи на досить складний принцип роботи, збірка апарату в домашніх умовах можлива, а абсолютна більшість необхідних датчиків (наприклад, популярний MLX90614ESF) можна легко купити на інтернет-майданчиках типу e-bay. По суті, головною складністю є оптика, необхідна для чіткого конфігурації зображення на приймальному моніторі. Причому оптика спеціалізована, що використовує в складі рідкоземельні елементи (найчастіше германій) - і ось її без унікальних технічних навичок і глибоких знань фізики виготовити в квартирі малореально.

Однак, просте рішення для цього є - і складається воно в використанні готових оптичних систем з будь-якого пристрою, в якому вони присутні (цифрових фотоапаратів, web і звичайних відеокамер і т.д.).

Необхідність на полюванні

Тепловізор - прилад багатофункціональний, але, крім використання в якості стаціонарного обладнання (для контролю різних промислових технологічних процесів), найбільш корисна його портативна і переносна версія. Повною мірою відноситься сказане і до застосування приладу на полюванні - причому бажаним є конструкція апарату у вигляді ударостійкого і легкого моноблока, що забезпечує високу дальність помітною видимості (на професійних моделях складова 1,5 км і має рівень захисту понад IP54). Якщо апарат буде зібраний на цифровий, а не аналогової оптиці (насилу дозволяє відрізнити гарячий вогнище від холодного снігу на відстані вже 100 метрів), мисливець отримає можливість знайти звіра чи птаха в найнесприятливіших для звичайного людського зору умовах. До таких можна віднести і темний час доби, і густий туман, і дощ, і навіть чагарники, що маскують тварин, застиглих і не рухаються з місця.

Для тепловізора ж випромінювання тіла теплокровних ссавців або птахів на моніторі буде виглядати яскравою плямою, що просто не дозволить видобутку залишитися непоміченою.

Принцип роботи

Принцип дії тепловізорів заснований на законі фізики, згідно з яким будь-яке нагріте тіло випромінює в простір тим інтенсивніше інфрачервоне випромінювання (ІК), ніж гаряче температура предмета - в тому числі і тіло теплокровного тварини. Таке випромінювання вловлюється нашим приладом і перетворюється в картинку на моніторі, зручну для людського сприйняття. Різниця в температурі інфрачервоного випромінювання передається різними кольорами, звичними для нас традиційним, мабуть випромінювання. Від темно-фіолетового і синього для найбільш холодних тіл - до оранжевого і яскраво-червоного гарячих.

Здійснюється цей процес прийому-передачі зображення в 3 етапи:

• уловлювання ІК-оптикою теплового випромінювання;
• цифрове розподіл його по величинам температур;
• побудова термографической картинки - імітації так званої теплової карти об`єкта (чимось схожої зі звичним показом температур на картах метеорологічних прогнозів погоди).

Варто зазначити, що для людської швидкості реакції всі ці дії здійснюються по суті миттєво.

Звичайно, зібраний самостійно тепловізор якості картинки і ефективної дальності професійного апарату не дасть. Але для мисливця, який бажає засікти хоча б просто безформне теплова пляма зачаївся звіра, в пристрої високої чіткості вартістю в 5, 10, а іноді і в 20 тисяч доларів, по суті, немає необхідності.

Ми готові запропонувати вам три практичних варіанти складання аматорського тепловізора - а який з них вибрати, вирішувати залишається самому мисливцеві.

Тепловізор з фотоапарата

Цей метод створення тепловізора найбільш простий і недорогий - оскільки вимагає мінімального втручання в конструкцію цифровика і таких же невисоких витрат. Заснований він на тій простій фізичному факті, що цифрові апарати на вході фіксують ІК-випромінювання так само, як і звичайне. Але, оскільки в звичайних умовах теплова частина спектра фотографу не потрібна, перед приймальною матрицею виробниками встановлюється спеціальний фільтр, що відображає ІК-промені (так званий «hot mirror», або теплове дзеркало).

Таким чином, перетворення цифровика в тепловізор по суті буде полягати лише в заміні одного знятого фільтра (інфрачервоного) на інший (для звичайного світла). Причому на практиці навіть 2-е дію, в принципі, можна не здійснювати.

пристрій з web-камери

Цей варіант також можливий - але найбільш трудомісткий і щодо доріг, оскільки вимагає додаткових витрат в сумі приблизно $ 150. До того ж ефективно отриманий прилад на сервоприводах здатний буде засікти лише нерухомий предмет з тепловим випромінюванням.

Особливості збирання тепловізора з веб-камери на фото

Для збірки знадобиться:

• спеціальна плата передачі зображення на ПК Arduino, що встановлюється в батарейний відсік;
• один малий серводвигун для переміщення по вертикалі, що кріпиться спереду від плати скотчем або суперклеєм;
• другий великий серводвигун, що розміщується в поворотному по горизонталі пристрої і що є основою для закріплення на ньому всієї конструкції;
• температурний датчик MLX90614, що підключається до плати Arduino згідно зі схемою;
• аналогічним чином підключається лазерна указка (яка вказує поточний напрямок сканування);
• сама «вебка», точно зорієнтована з указкою і тепловим датчиком.

Дана конструкція і буде працювати як тепловізор з целеуказателем (правда, доведеться окремо завантажити і встановити ще і софт для Arduino - доступний в інтернеті і невеликий за розміром - близько 7Мб разом з інструкцією по установці скетчів і бібліотек).

Тепловізор з відеокамери

По суті, технічно метод є копією варіанту з фотоапаратом - хіба що корпус такого тепловізора вийде більш зручним, а якість зображення - більш високої чіткості (правда, буде потрібно відеокамера з інфрачервоним підсвічуванням).

Інші варіанти

Цілком реальним (і найбільш комфортним для всіх, хто не особливо дружить з паяльниками, викрутками і технічною літературою) є і варіант з використанням самих звичайних смартфонів, наділених можливостями тепловізора Flir One.

Для мандрівників і мисливців екран такого смартфона (при активації відповідного режиму) буде нічим не поступатися за якістю картинки найбільш простим професійним тепловізора. А також мати можливість працювати під дощем і візуалізувати будь-ІК-випромінювання в межах від 0 до 100 ° С. Хоча і не дозволить, зрозуміло, що-небудь розрізнити на відстанях близько кілометра. Але - будучи при цьому приблизно в 10 разів дешевше! І нічого не стоячи (в плані додаткових витрат) тим, хто просто вирішить відновити мобільний телефон на таку модель.

Відео: термосканери своїми руками

На закінчення можна сказати, що ряд сучасних стандартних гаджетів цілком дозволяють перетворити себе в тепловізори - після внесення мінімальних змін в конструкцію. І в результаті, не вимагаючи величезних додаткових вкладень, значно розширюють тимчасові і погодні рамки умов, при яких за допомогою навіть саморобних тепловізорів можна засікти бажану здобич. Хоча при нічному водінні використання таких саморобних пристроїв в якості приладу нічного бачення автомобілях все ж не рекомендується (а створених на основі веб-камер - забороняється).