Construye tu Propia Cámara de Imagen Térmica de Bajo Coste: Guía DIY

¿Buscas una forma de capturar firmas de calor durante el invierno pero no puedes permitirte ninguna cámara térmica comercial? Si es así, lo que necesitas es una cámara de imagen térmica DIY.

Hacer una cámara de imagen térmica no es tan difícil como parece. En verdad, el proceso implica activar la capacidad del sensor de tu cámara para ver luz infrarroja.

La cámara de imagen térmica DIY es mucho más barata que la cámara térmica Seek más barata, que cuesta hasta doscientos dólares.

Así que en este artículo aprenderás a construir una cámara térmica DIY fácil con operación fluida y te mostraremos cómo funcionan estas cámaras expertas.

Si también quieres aprender más sobre circuitos de cámaras de imagen térmica, este artículo es para ti.

Cámara de Imagen Térmica DIY

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

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

Cámara de Teléfono con Imagen Térmica

Pero como la exposición prolongada a luz infrarroja podría dañar el sensor, la mayoría de fabricantes usan un filtro de bloqueo infrarrojo para desactivar esta función. No obstante, quitar el filtro infrarrojo de tu objetivo permite ver la belleza del infrarrojo.

Este artículo usará la cámara térmica MLX90640 con resolución 24x32 u 768 píxeles para nuestra cámara térmica DIY. También emparejaremos el MLX90640 y una Raspberry Pi SBC, permitiéndole grabar mapas de temperatura con resolución razonablemente alta.

Usaremos Python para que la RPI produzca ciertos límites. Luego, podemos posicionar el MLX90640 correctamente para entregar una cámara térmica corriendo a 320x240 de resolución.

Si quieres que la cámara térmica DIY funcione mientras caminas, necesitarás una forma de mostrar la salida en vivo de la cámara y alguna batería para mantenerla funcionando. Lo mejor es que también puedes usar esta cámara térmica DIY como cámara de seguridad ya que su resolución es suficiente para capturar imágenes de calidad.

Principio de Funcionamiento

Una cámara térmica solo captura la región infrarroja de cualquier objeto no visible al ojo humano. Curiosamente, la mayoría de cosas pueden producir energía infrarroja, que también puedes llamar firma de calor. Por 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 superficie del objeto que mides. Las cámaras térmicas también contienen sistemas ópticos que reúnen energía infrarroja en un chip detector especial o array de sensores.

Imagen Térmica

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

El procesador de la cámara calcula la señal de cada píxel y crea un mapa de colores mostrando la temperatura. Además, cada valor de temperatura tiene un color diferente. Finalmente, la matriz de colores producida pasa a la memoria de la cámara y muestra una imagen térmica de tu objeto medido.

La mayoría de cámaras térmicas vienen con cámaras estándar que capturan automáticamente luz visible y crean imágenes digitales estándar. Al combinar estas imágenes, puedes detectar fácilmente áreas problemáticas en tu imagen térmica y compararlas con el área y equipo real que inspeccionas.

Componentes Necesarios

Necesitas dos componentes para construir una cámara térmica DIY:

• Computadora Raspberry Pi 4
• Cámara térmica MLX90640

Aunque los precios de los dos componentes pueden variar según donde compres, el proyecto no debería costar más de ciento cincuenta dólares.

Pasos

Aquí están los pasos a seguir para construir este proyecto:

Paso 1: Cableado

Primero, necesitas conectar tu MLX90640 a tu Raspberry Pi. Consulta la imagen abajo para ver cómo cablear tus componentes.

Además, la Raspberry Pi y el MLX90640 usan protocolo I2C para comunicarse. Este protocolo I2C requiere los pines de hardware 5 o 3 de la Pi (SDA o SCL) para funcionar.

Diagrama de Cableado

Paso 2: Configurar tu Raspberry Pi con MLX90640

Necesitarás la librería Adafruit para programar la placa breakout del MLX90640. Por tanto, introduce los siguientes códigos en tu terminal de Raspberry Pi para verificar si puedes visualizar el sensor del MLX90640 en Python:

También deberías hacer esto; usa los siguientes comandos:

Usa los siguientes comandos: también, usa los siguientes comandos para verificar si tienes I2C habilitado:

El comando debería iniciar el archivo de arranque en la RPI. Una vez abierto, navega a dtparam=i2c_arm=on y asegúrate de que uncomment no esté deshabilitado. Tras habilitar tu I2C, reinicia tu RPI con el comando abajo:

Si todos tus cableados son correctos, puedes revisar el puerto I2C para ver si la RPI registra tu MLX90640 tras reiniciar.

Deberías obtener los siguientes resultados en tu terminal:

Resultados del Comando

Vas bien si ves el número 33 en tu terminal. Es porque la dirección I2C del MLX90640 es 0x33. Sin embargo, asegúrate de confirmar esto en la hoja de datos del MLX90640.

Ahora, tu Raspberry Pi debería poder leer la placa breakout del MLX90640. Pero necesitarás instalar otras librerías ya que trabajas con la librería Adafruit. Los siguientes comandos pueden ayudarte con eso:

Luego, puedes instalar Python IDLE (Entorno Integrado de Desarrollo y Aprendizaje), pero no es un paso requerido. Sin embargo, puedes usar el siguiente código para instalar IDLE:

Por último, abre IDLE e intenta importar tu librería MLX90640 de Adafruit con el siguiente código de prueba:

Código de Prueba

Los resultados del código anterior deberían ser una impresión de la temperatura promedio que lee tu MLX90640. No te alarmes si encuentras error de tasa de refresco al leer tu MLX90640.

Puedes resolver el problema aumentando la tasa del dispositivo I2C en la RPI. Por tanto, necesitarás hacer ajustes en el archivo "config.txt" con el siguiente comando:

Ve a la sección con 'dtparam=i2c_arm=on' sin comentar y añade la siguiente línea para aumentar la velocidad del I2C a 1 Mbit/s: "i2c_arm_baudrate=1000000".

Paso 3: Visualizando la Cámara Térmica MLX90640 en Tiempo Real

Hay diferentes formas de visualizar la salida de tu MLX90640 usando Python. Una es "imshow", que permite ver cualquier imagen.

Aquí tienes una implementación simple de la visualización MLX90640 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 tu array térmico MLX90640. Tendrás que mejorar la resolución de tu cámara térmica y la velocidad de trazado normal para el último paso.

Primero, necesitarás la herramienta 'ndimage' de la librería Python para activar la función zoom. Con este comando, puedes interpolar la salida de 24x32 de tu cámara a 240x320. Luego, añade el comando al código de visualización anterior:

Luego, necesitarás habilitar el método "blitting" en "matplotlib" para obtener una tasa de frames actualizada para la imagen interpolada. Aquí está el código que necesitas para esto:

Código Blitting

Conclusión

Una cámara de imagen térmica DIY, que es menos costosa, es una gran forma de capturar imágenes infrarrojas sin vaciar tus bolsillos. Tras crear una, puedes investigar rápidamente cualquier diferencia de temperatura con tu imagen térmica.

También puedes construir un sensor térmico que muestre temperaturas en imágenes de alta resolución. Aunque la resolución de una cámara térmica DIY no se compara con una variante comercial, es más que suficiente para detectar fugas de calor o cambios de temperatura en tu área u objeto.

¿Tienes alguna pregunta? Asegúrate de contactarnos y estaremos felices de responder y ayudarte más.