Kamera termowizyjna na podczerwień: 16 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Czy kiedykolwiek oglądałeś film science fiction lub akcji, w którym bohaterowie przenoszą się do ciemnego pokoju i włączają „wizję termiczną”? A może grałeś kiedyś w Metroid Prime i pamiętasz wizjer termiczny, który dostał główny bohater?

Cóż, zrobiłem obie te rzeczy i uważam, że to całkiem fajne. Światło widzialne jest dla nas doskonałym sposobem na wykorzystanie naszych oczu do widzenia otaczającego nas świata, ale istnieją pewne wady naszej obecnej iteracji ewolucyjnej gałki ocznej soczewki, a mianowicie to, że nie działa bez wprowadzenia światła widzialnego do naszego systemu. Może również odbijać dziwne i zniekształcać uchwycony przez siebie obraz.

Kamery termowizyjne nie mają tych problemów, wykrywają długości fal światła podczerwonego, które są naturalnie emitowane przez każde ciepłe ciało. Oznacza to, że działają w ciemności i tak naprawdę nie odbijają się od powierzchni tak bardzo, jak robią to fale światła widzialnego. Dzięki temu są przydatne w przypadku braku widocznego źródła światła do wykrywania ciepłych ciał, a także mogą być używane do dokładniejszego śledzenia kinematyki ciepłego ciała w ruchu, dokładniej niż konwencjonalna kamera.

Zdecydowaliśmy się stworzyć kamerę termowizyjną, ponieważ pomyśleliśmy, że będzie to zgrabne rozszerzenie polegające na przekształceniu wejścia podczerwieni w reprezentację wizualną. Skończyło się na wykorzystaniu małej matrycy czujników podczerwieni o nazwie Grid Eye AMG8833 i małego komputera o nazwie Raspberry Pi, który jest w stanie rozszerzyć jedyne wejście 8x8 AMG8833 do wyjścia 32x32, co zapewnia przyzwoitą rozdzielczość obrazu. ekran produkuje.

To jest nasza instrukcja, aby zrobić małą kamerę termowizyjną, użyj jej, aby zaimponować znajomym lub dominować w jakiejś grze wewnętrznej rozgrywanej w ciemności, chociaż będziesz musiał znaleźć przenośny zasilacz wystarczający do uruchomienia Pi.

Krok 1: Przygotowanie i bezpieczeństwo

Zanim zaczniesz, powinieneś wiedzieć:

Promieniowanie podczerwone lub IR to rodzaj światła, które promieniuje z obiektu dzięki swojej energii cieplnej. Czujnik podczerwieni może wykryć to promieniowanie, a następnie potrzebuje programów do przetworzenia sygnału i wyświetlenia obrazu.

Ta witryna internetowa udostępnia oprogramowanie do formatowania karty SD:

www.sdcard.org/downloads/formatter_4/index…

Ta strona internetowa zapewnia system operacyjny NOOBS do uruchamiania Raspberry Pi:

www.raspberrypi.org/downloads/noobs/

Więcej informacji na temat czujnika podczerwieni AMG8833 można znaleźć tutaj:

learn.adafruit.com/adafruit-amg8833-8x8-termiczna-kamera-czujnik

Bezpieczeństwo: Zaleca się podłączenie obwodów przed podłączeniem Raspberry Pi. Radzimy również, aby zespół był zamknięty w obudowie, aby chronić sprzęt przed prądami błądzącymi, uderzeniami i płynami. Na koniec nie odłączaj USB, aby wyłączyć Raspberry Pi, ponieważ może to spowodować uszkodzenie urządzenia. Zamiast tego użyj polecenia „zamknij teraz”.

Krok 2: Zbierz wszystkie niezbędne komponenty i narzędzia

Upewnij się, że masz wszystkie następujące komponenty:

-2,8 ekran dotykowy PiTFT (https://www.adafruit.com/product/1983)

-Czujnik kamery termowizyjnej Adafruit AMG8833 8x8 (https://www.adafruit.com/product/3538)

-Pi T-Cobbler+ i 40-pinowy kabel wstążkowy (https://www.adafruit.com/product/2028)

-Raspberry Pi 3 B+ (https://www.adafruit.com/product/3775)

-4 przewody połączeniowe żeńskie/żeńskie

-Karta i adapter MicroSD (https://www.amazon.com/Samsung-MicroSD-Adapter-MB…)

Upewnij się również, że masz wszystkie następujące narzędzia do montażu i formatowania:

-Komputer z dostępem do internetu

-Kabel mini USB

-Klawiatura

-Mysz

Krok 3: Dołącz PiTFT do Cobblera

Użyj 40-pinowego kabla taśmowego do podłączenia męskiego 40-pinowego mocowania PiTFT do 40-pinowego mocowania Cobblera. Uwaga: biały przewód na taśmie 40 pin powinien być ustawiony zgodnie ze zdjęciem.

Krok 4: Podłącz wyświetlacz PiTFT do Raspberry Pi

Podłącz wyświetlacz PiTFT bezpośrednio do Raspberry Pi, wyrównując 40-stykowe złącze żeńskie na PiTFT z męskim uchwytem na Raspberry Pi.

Krok 5: Podłącz czujnik kamery termowizyjnej 8x8 do szewca

Użyj czterech żeńskich/żeńskich przewodów połączeniowych, aby podłączyć czujnik kamery termowizyjnej 8x8 do Cobblera.

Vin łączy się z 5 V na Cobblerze, a pozostałe piny pasują do tych samych etykiet między każdym pinem kamery termowizyjnej i Cobblerem. Kołki „3Vo” i „INT” na kamerze termowizyjnej pozostają niepodłączone.

Gotowy obwód pokazano powyżej.

Krok 6: Pobierz program do formatowania kart pamięci SD

Otwórz witrynę https://www.sdcard.org/downloads/formatter_4/index.html i pobierz program do formatowania kart SD, używając odpowiedniego pliku dla swojego komputera.

Krok 7: Sformatuj kartę SD

Otwórz program SD Card Downloader na swoim komputerze i wybierz kartę, a następnie wybierz „Zastąp format” i uruchom program. Spowoduje to partycjonowanie karty SD na coś, co nazywa się Fat32, co jest potrzebne do umieszczenia systemu operacyjnego na karcie.

Krok 8: Pobierz Noobs

Przejdź do https://www.raspberrypi.org/downloads/noobs/ i pobierz plik zip dla oprogramowania Noobs.

Otwórz folder zip z pobranych plików i kliknij wyodrębnij. Dodaj nazwę „Noobs” na końcu nazwy docelowej, aby utworzyć nowy folder zawierający wyodrębnione pliki.

Krok 9: Wprowadzenie systemu operacyjnego do Raspberry Pi

Skopiuj wyodrębnione pliki z folderu Noobs na sformatowaną kartę SD. Wysuń kartę SD i włóż do Raspberry Pi. Podłącz Pi do monitora przez HDMI, a następnie zasil Pi, podłączając je do komputera przez USB. Będziesz chciał również podłączyć go do myszy i klawiatury. Postępuj zgodnie z instrukcjami uruchamiania i zainstaluj „Raspbian OS” Pamiętaj, aby wybrać język klawiatury „Amerykański angielski”. Spowoduje to umieszczenie systemu operacyjnego na Raspberry Pi i otworzenie ekranu pulpitu.

Krok 10: Skonfiguruj PiTFT

Otwórz połączenia internetowe i upewnij się, że Pi ma dostęp do Internetu.

Otwórz przycisk Terminal na górnym pasku pulpitu i wpisz następujący kod:

cd ~

wget

chmod +x adafruit-pitft.sh

sudo./adafruit-pitft.sh

Następnie, gdy program zostanie uruchomiony, wpisz 1, a następnie wpisz dla pierwszego zapytania, 1 i wprowadź ponownie dla drugiego.

Wskazówka dotycząca rozwiązywania problemów: jeśli pojawi się błąd z informacją, że brakuje plików, przejdź do następnego kroku, a następnie wróć do tego, zaczynając od „sudo./adafruit-pitft.sh”

Gdy zostaniesz zapytany, czy chcesz, aby konsola pojawiła się na wyświetlaczu pitft, wpisz „y”, a następnie naciśnij enter.

Następnie wpisz „y”, gdy zostaniesz poproszony o ponowne uruchomienie.

Krok 11: Jeśli pojawia się błąd podczas konfigurowania PiTFT…

NOOBS prawdopodobnie brakuje kilku plików systemowych, które są niezbędne do uruchomienia oprogramowania pitft, jeśli w którymś momencie podczas ostatniego kroku wystąpił błąd, są to instrukcje, jak naprawić błąd. Problem polega na tym, że w danym repozytorium muszą znajdować się dodatkowe pliki, otwórz repozytorium wpisując następujące polecenie:

sudo nano /etc/apt/sources.list

Spowoduje to otwarcie edytora terminala dla tego repozytorium i będziesz mógł tutaj dodawać pliki, wstawiając dodatkowe wiersze. Dodatkowe wiersze są w rzeczywistości podane w komunikacie o błędzie zawierającym źródło plików, to był wiersz, który musiałem wpisać, aby uzyskać moje brakujące pliki:

deb https://mirrordirector.raspbian.org/raspbian stretch main contrib non-free rip firmware

Aby zapisać tę zmianę, klawiszem jest ctrl+O dla „Write Out”, następnie ctrl+T, a następnie enter, aby znaleźć plik, a następnie nadpisz oryginalny plik we właściwym folderze. Zauważ, że "właściwy plik" to nazwa otwartego pliku, czyli "/etc/apt/sources.list" Pamiętaj, aby nie wybierać wersji.d pliku. Następnie zamknij okno po jego zapisaniu.

Wróć do poprzedniego kroku, aby zakończyć proces zakładania pitftu.

Krok 12: Zaktualizuj Pi i uzyskaj niezbędne oprogramowanie

W tym momencie PiTFT będzie twoją konsolą.

Wskazówka dotycząca rozwiązywania problemów: jeśli masz problemy z działaniem tylko przy użyciu konsoli PiTFT, możesz wpisać polecenie startx, aby ponownie otworzyć pełny pulpit.

Aby zaktualizować Pi, wpisz to polecenie:

aktualizacja sudo apt-get

Następnie po zaktualizowaniu Pi zainstalujemy oprogramowanie do korzystania z AMG8833. Wpisz następujące polecenia:

sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git

klon git

cd Adafruit_Python_GPIO

sudo python setup.py zainstalować

sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame

sudo pip kolor instalacji Adafruit_AMG88xx

Krok 13: Włącz magistralę I2C, aby umożliwić komunikację z AMG8833

Aby włączyć magistralę I2C, musimy zmienić konfigurację Pi.

Rodzaj:

sudo raspi-config

Następnie użyj klawiszy strzałek, aby przejść do piątej opcji, czytając „Opcja interfejsu” i naciśnij Enter.

Przejdź w dół do P5 „I2C” i naciśnij Enter.

Włącz I2C, naciskając Enter w opcji „Tak” zapytania włączenia.

Naciśnij enter, gdy mówi, że został włączony.

Użyj klawiszy strzałek w prawo i w lewo, aby przejść do „zakończ”, a następnie naciśnij Enter, aby wyjść z konfiguracji. okno.

Krok 14: Sprawdź, czy czujnik jest podłączony i wykrywany przez I2C

Aby to sprawdzić, zanim przejdziesz dalej, wprowadź polecenie:

sudo i2cdetect -y 1

Jeśli tablica pojawia się tylko z myślnikami, z wyjątkiem 69 w dolnym wierszu 9. kolumny, oznacza to, że system działa poprawnie.

Krok 15: Użyj aparatu

Aby uruchomić kamerę, wprowadź polecenia:

Wskazówka dotycząca rozwiązywania problemów: W tym kroku Pi używa angielskiej klawiatury, która używa Shift+\ do wpisywania „~” (lewy ukośnik to klawisz między backspace a enterem na klawiaturze)

cd ~/

klon git

cd Adafruit_AMG88xx_python/przykłady

sudo python Thermal_cam.py

Otworzy się okno kamery. Masz teraz funkcjonalną kamerę termowizyjną, możesz skierować ją na rzeczy.

Ponieważ używamy tylko pitftu jako wyświetlacza, będziesz musiał fizycznie odłączyć zasilanie od AMG8833, aby powrócić do okna terminala poleceń. Po powrocie do okna poleceń, jeśli chcesz wyłączyć Pi, wpisz:

wyłącz teraz

Wskazówka bezpieczeństwa: Nie odłączaj Pi od zasilania przed zakończeniem procesu wyłączania, może to uszkodzić kartę SD.

Krok 16: Dalszy pomysł: Edycja kodu w celu zmiany zakresu wyświetlanych temperatur

Jeśli chcesz wyregulować zakres, który pierwotnie miał przykładowy kod, odłącz zasilanie czujnika termicznego i wpisz to polecenie:

sudo nano Thermal_cam.py

To otworzy edytor kodu. Przewiń w dół do zakresu temperatury i dostosuj według potrzeb. Zauważ, że są w stopniach Celsjusza.

Napisz edytowany kod i zapisz jako nowy plik lub nadpisz oryginalny przykład.

Innym (prawdopodobnie łatwiejszym sposobem), aby to zrobić, byłoby po prostu podłączenie Pi z powrotem do monitora za pomocą HDMI i polecenie:

startx

Spowoduje to uruchomienie strony głównej, a następnie możesz po prostu przejść do plików i otworzyć Thermal_cam.py w edytorze Pythona i zmienić go tam i zapisać.