Cámara termográfica casera:cómo construir una menos costosa

¿Está buscando una forma de capturar las señales de calor durante el invierno pero no puede permitirse ninguna de las cámaras térmicas comerciales? En caso afirmativo, lo que necesita es una cámara termográfica de bricolaje.

Fabricar una cámara termográfica no es tan difícil como parece. En realidad, el proceso consiste en activar la capacidad del sensor de la cámara para ver la luz infrarroja.

La cámara termográfica casera es mucho más económica que la cámara térmica de búsqueda más barata, que cuesta hasta doscientos dólares.

Entonces, en este artículo, aprenderá cómo construir una cámara térmica de bricolaje fácil con un funcionamiento fluido y le mostrará cómo funcionan estas cámaras expertas.

Si también desea obtener más información sobre los circuitos de las cámaras termográficas, este artículo es para usted.

Cámara de imagen térmica de bricolaje

La cámara térmica promedio es un dispositivo costoso. Si quieres alquilar, te costaría cincuenta dólares al día. Sin embargo, puede construir una cámara térmica más asequible.

En resumen, es posible convertir cualquier cámara digital en una cámara térmica. ¿Por qué? Porque hay sensores CCD incorporados en estas cámaras que pueden capturar el espectro infrarrojo de la luz.

Cámara de teléfono con imagen térmica

Pero debido a que la exposición prolongada a la luz infrarroja podría dañar el sensor, la mayoría de los fabricantes utilizan un filtro de bloqueo de infrarrojos para desactivar esta función. Sin embargo, quitar el filtro de infrarrojos de la lente de la cámara puede permitirle ver la belleza de los infrarrojos.

Este artículo utilizará la cámara térmica MLX90640 con una resolución de 24 x 32 o 768 píxeles para nuestra cámara termográfica casera. También emparejaremos el MLX90640 y un Raspberry Pi SBC, lo que le permitirá registrar mapas de temperatura con una resolución razonablemente alta.

También usaremos Python para motivar al RPI a producir ciertos límites. Luego, podemos colocar el MLX90640 correctamente para entregar una cámara térmica con una resolución de 320 por 240.

Si desea que la cámara térmica de bricolaje funcione mientras camina, necesitará una forma de mostrar la salida en vivo de la cámara y algo de batería para que siga funcionando. La mejor parte es que también puedes usar esta cámara térmica casera como cámara de seguridad, ya que su resolución es lo suficientemente alta como para capturar imágenes de calidad.

Principio de funcionamiento

Una cámara térmica puede capturar solo la región infrarroja de cualquier objeto que no sea visible para el ojo humano. Curiosamente, la mayoría de las cosas pueden producir energía infrarroja, que también se puede llamar firma de calor. Por lo tanto, una cámara térmica detecta y mide la energía infrarroja de un objeto.

Además, la cámara convierte los datos infrarrojos que detecta y mide en una imagen electrónica. La imagen electrónica muestra la temperatura de la superficie de lo que estás midiendo. Las cámaras térmicas también contienen sistemas ópticos que reúnen energía infrarroja en un chip detector especial o matriz de sensores.

Imagen térmica

Además, la matriz de sensores alberga miles de píxeles detectores en forma de cuadrícula. Aquí está la mejor parte. Cada píxel en la matriz de sensores detecta la energía infrarroja enfocada en él y crea una señal electrónica correspondiente.

Luego, el procesador de la cámara calcula la señal de cada píxel y crea un mapa de color que muestra la temperatura. Además, cada valor de temperatura tiene un color diferente. Finalmente, la matriz de colores producida se traslada a la memoria de la cámara y muestra una imagen térmica de su objeto medido.

La mayoría de las cámaras térmicas vienen con cámaras estándar que capturan automáticamente la luz visible y crean imágenes digitales estándar. Cuando combina estas imágenes, puede detectar fácilmente áreas problemáticas en su imagen térmica y hacerlas coincidir con el área real y el equipo que está inspeccionando.

Componentes necesarios

Necesita dos componentes para construir una cámara térmica de bricolaje, que incluyen:

• Ordenador Raspberry Pi 4
• Cámara térmica MLX90640

Si bien los precios de los dos componentes pueden cambiar según el lugar donde los compre, el proyecto no debería costar más de ciento cincuenta dólares.

Pasos

Estos son los pasos que debe seguir para construir este proyecto:

Paso 1:Cableado

Primero, debe conectar su MLX90640 a su Raspberry Pi. Mire la imagen a continuación para ver cómo conectar sus componentes.

Además, Raspberry Pi y MLX90640 utilizan un protocolo I2C para comunicarse. Este protocolo I2C requiere los pines de hardware de Pi cinco o tres (SDA o SCL) para funcionar.

Diagrama de cableado

Paso 2:uso de MLX90640 para configurar su Raspberry Pi  

Necesitará la biblioteca Adafruit para programar la placa de conexión de MLX90640. Por lo tanto, ingrese los siguientes códigos en su terminal Raspberry Pi para verificar si puede visualizar el sensor del MLX90640 en Python:

Ayudaría si también hicieras esto; utiliza los siguientes comandos: 

Use los siguientes comandos:también, use los siguientes comandos para verificar si tiene habilitado I2C: 

El comando debe iniciar el archivo de arranque en el RPi. Una vez que esté abierto, navegue hasta dtparam=i2c_arm=on y asegúrese de que el comentario no esté deshabilitado. Después de habilitar su I2C, reinicie su RPi con el siguiente comando:

Si todos sus cableados son correctos, puede verificar el puerto I2C para ver si el RPI registra su MLX90640 después de reiniciar.

Debería obtener los siguientes resultados en su terminal:

Resultados de comandos

Está listo para comenzar si ve el número 33 en su terminal. Es porque la dirección I2P del MLX90640 es 0x33. Sin embargo, asegúrese de confirmar esto en la hoja de datos del MLX90640.

Ahora, su Raspberry Pi debería poder leer la placa de conexión de MLX90640. Pero necesitará instalar algunas otras bibliotecas ya que está trabajando con la biblioteca de Adafruit. Los siguientes comandos pueden ayudarte con eso:

A continuación, puede instalar Python IDLE (Entorno integrado de desarrollo y aprendizaje), pero no es un paso obligatorio. Sin embargo, puede usar el siguiente código para instalar IDLE:

Por último, abra IDLE e intente importar su biblioteca MLX90640 desde Adafruit con el siguiente código de prueba:

Código de prueba

Los resultados del código anterior deben ser una impresión de la temperatura promedio que lee su MLX90640. No entre en pánico si encuentra algún error de frecuencia de actualización mientras lee su MLX90640.

Puede resolver el problema aumentando la velocidad del dispositivo I2C en el RPi. Por lo tanto, deberá realizar algunos ajustes en el archivo "config.txt" con el siguiente comando:

Vaya a la sección sin comentar "dtparam=i2c_arm=on" y agregue la siguiente línea para aumentar la velocidad de I2C a 1 Mbit/s:"i2c_arm_baudrate=1000000".

Paso 3:visualización de la cámara térmica en tiempo real MLX90640

Hay diferentes formas de visualizar la salida de su MLX90640 mientras usa Python. Uno de ellos es “imshow”, que te permite ver cualquier imagen.

Aquí hay una implementación simple de la visualización MLX90640 a continuación usando imshow en Python:

Código para visualización

Paso 4:Interpolando el MLX90640

El código de visualización anterior es solo una forma rápida y sencilla de obtener una pantalla de su matriz térmica MLX90640. Tendrás que mejorar la resolución de tu cámara térmica y la velocidad de trazado normal para el último paso.

Primero, necesitará la caja de herramientas 'ndimage' de la biblioteca de Python para activar la función de zoom. Con este comando, puede interpolar la salida de 24×32 de su cámara a 240×320. Luego, agregue el comando al código de visualización anterior:

A continuación, deberá habilitar el método "blitting" en "matplotlib" para obtener una velocidad de fotogramas actualizada para la imagen interpolada. Aquí está el código que necesita para esto:

Blitting Code

Redondeando hacia arriba

Una cámara termográfica de bricolaje, que es menos costosa, es una excelente manera de capturar imágenes infrarrojas sin vaciar sus bolsillos. Después de crear uno, puede investigar rápidamente cualquier diferencia de temperatura con su cámara termográfica.

También puede construir un sensor térmico que muestre las temperaturas en imágenes de alta resolución. Aunque la resolución de una cámara térmica casera no se puede comparar con una variante comercial, es más que suficiente para detectar fugas de calor o cambios de temperatura en su área o en un objeto.

¿Tiene usted alguna pregunta? Asegúrese de ponerse en contacto con nosotros y estaremos encantados de responderle y ayudarle más.