Как сделать тепловизор своими руками для охоты

Тепловизор для охоты своими руками – как и из каких приборов можно сделать Повсеместное использование тепловизоров на охоте спровоцировало резкое...

Тепловизор для охоты своими руками – как и из каких приборов можно сделать

Повсеместное использование тепловизоров на охоте спровоцировало резкое увеличение спроса на них. Однако стоимость профессионального оборудования может достигать 10 000$, что является неприемлемым для многих. В качестве альтернативы предпринимаются попытки сделать тепловизор для охоты своими руками. Но можно ли это осуществить в домашних условиях?

Сложность изготовления тепловизора

Это устройство необходимо для фиксации инфракрасного излучения, которое испускают животные. На практике бывалые охотники используют его не для поиска добычи, а быстрого нахождения подранков. Для остальных аспектов прибор мало подходит, так как дальность его действия ограничена чувствительностью.

Конструкция тепловизора во многом схожа с классической цифровой камерой. Для работы используются следующие элементы:

  • Оптическая система. Необходима для фокусировки изображения и перенаправления его на принимающее устройство.
  • Светочувствительная матрица. Она состоит из множества фотоэлементов, фиксирующих разницу спектра картинки, находящейся в радиусе действия оптической системы.
  • Информационный блок обработки и дисплей для вывода графической информации.

Как сделать тепловизор?

Сложность самостоятельного изготовления тепловизора заключается в особых материалах, применяемых для производства оптической системы и светочувствительной матрицы. Эти компоненты можно приобрести отдельно и самостоятельно адаптировать для совместной работы. Бюджет подобного проекта будет сопоставим с покупкой заводской модели.

Варианты адаптации других устройств

В Сети можно найти множество вариантов переделки стандартных видео и фотокамер, чтобы они выполняли функцию тепловизора. Если бы такое было возможно на практике – производители сделали эту опцию базовой для подобного оборудования. Но максимум, что можно достичь – режим ночной съемки с ограниченным расстоянием до 2 м.

Часто встречающиеся варианты переделок стандартных цифровых видеоустройств:

  • Видео и фотокамеры. По утверждениям «специалистов» достаточно демонтировать особый фильтр и оборудование может превратиться в тепловизор для охоты. Своими руками это можно сделать с помощью паяльника и небольшой доработки конструкции.
  • Web -камера. Дополнительно приобретаются компоненты, позволяющие устройству работать в ИК диапазоне.
  • Покупка девайсов для смартфонов.

Какие очки для плавания подходят для профессионалов и любителей

Для анализа целесообразности подобных переделок следует узнать порядок работы и возможные последствия изменения конструкционной схемы.

Цифровая камера

Несмотря на схожесть в конструкции, сделать из цифровой камеры полноценный тепловизор очень проблематично. Демонтаж фильтра, работающего в ИК диапазоне не приведет к желаемому результату. Последствия подобной операции – повышение уровень цветового шума при съемке и быстрый выход из строя элементов матрицы.

тепловизор своими руками для охоты часть 1

Дополнительно можно столкнуться со следующими проблемами:

  • Чувствительность матрицы в фото или видеоустройстве не рассчитана для восприятия инфракрасного диапазона. Т.е. ее нужно будет заменить на соответствующую.
  • Для работы специальной матрицы необходима особая система охлаждения, которой нет в бытовой технике.
  • Программное обеспечение не позволит правильно обработать изображение – потребуется перепрошивка.

После учета всех этих нюансов в итоге получится не совсем качественный тепловизор. Дальность его работы будет минимальная, а погрешность изображения на экране не позволит нормально охотиться.

Переделка Web -камеры

Альтернативным вариантом является изготовление устройства, регистрирующего тепловое излучение животных, из Web -камеры. Работоспособность подобной самоделки на практике не проверялась – удалось найти только теоретическую схему.

Для переделки потребуется приобрести специальный набор, состоящий из таких элементов:

  • плата Anduro , преобразующая аналоговый сигнал в цифровой для дальнейшей обработки;
  • два серводвигателя, необходимых для горизонтального и вертикального смещения камеры;
  • температурный датчик MLX90614;
  • лазерная указка и камера.

После сборки устройство будет фиксировать тепловое излучение на небольших расстояниях – до 30 м.

Покупка дополнительного девайса для смартфона

В последнее время стали популярны бытовые тепловизоры, которые пытаются адаптировать для охоты. На практике они могут быть полезны только для поиска следов от подранка, так как имеют ограничение по дальности действия. Чаще всего подобные модели применяют для анализа системы отопления или расчета тепловых потерь в доме.

Выбираем ножи для выживания — обзор и видео лучших вариантов

Ярким примером является миниатюрный тепловизор Seek Thermal, работающий в «тандеме» со смартфоном. Но для анализа актуальности его использования во время охоты необходимо ознакомиться с техническими параметрами устройства:

  • чувствительность – 70 mK ;
  • задекларированная дальность обнаружения – до 550 м, но при отсутствии тумана и большого количества тепловых объектов;
  • есть цветовая подсветка.

Стоимость подобной модели составляет 17 500 рублей.

Приобретать профессиональный тепловизор для охоты рекомендуется только в том случае, если он по-настоящему необходим. Попытки изготовления самодельных моделей чаще всего не приводят к успеху.

Привет, я Александр-идейный вдохновитель блога. Свою жизнь в плане карьеры и свободного времени я связал с лесом. А как иначе, когда живешь в Карелии! В этом блоге я отвечаю за разделы, посвящённые охоте, походам и снаряжению.
Добро пожаловать в мой мир!

Источник: zhyvoi.ru

О самодельном тепловизоре

Периодически для разных целей возникает потребность в измерении диапазона температур. Достичь этой цели можно разными средствами, но лучше всего для этого подходит тепловизор. Одна проблема, — подобное устройство не отличается низкой ценой. А реально ли его построить самому? Об этом мы и поговорим в этой статье.

Работа тепловизора основана на физическом принципе, который заключается в том, что в соответствии с законом Планка, все тела, чья температура является отличной от температуры абсолютного нуля — излучают электромагнитные волны (а свет — имеет электромагнитную природу).

Многие любители и профессионалы хотели бы иметь в арсенале своих средств инструмент для дистанционного измерения температуры. Он весьма полезен для целого ряда применений, так как позволяет наблюдать в реальном времени температуру различных зон объекта, что весьма полезно, как в процессе контроля, так и разработки нового устройства, и позволяет выявлять интересующие по температуре участки, что, в свою очередь, позволяет производить тонкую настройку конструкции.

Но, как правило, эти устройства малодоступны для широкого круга, так как их цена никогда не была низкой. Конечно, это достаточно условное утверждение, ведь кто хочет, тот всегда найдёт возможность. Проблема только заключается в том, что это устройство нужно от случая к случаю, и отдавать 100500 денег, за то, чтобы воспользоваться им один раз в год (в лучшем случае). Почему же так получается?

Для этого давайте сначала изучим подробнее, как устроены подобные аппараты и как, собственно говоря, происходит детекция теплового излучения?

▍ ИК-детекторы

Инфракрасное излучение — является тепловым излучением, и им пронизано всё вокруг. Однако не всегда его наличие является позитивным явлением, зачастую в технике наоборот борются с ним. Наверняка поблизости от вас, на расстоянии вытянутой руки имеется ряд устройств, которые способны воспринимать это излучение — это камеры различных типов: установленные в смартфоне, веб-камеры, камеры для видеонаблюдения и т.д.

Дело в том, что их датчик способен воспринимать ближний спектр инфракрасного диапазона излучения (0,78-3 микрометра). Но его специально отфильтровывают, наклеивая на объектив так называемый ИК-фильтр, для того чтобы картинка, получаемая с помощью этого устройства, была максимально приближена к той картинке, которую способен воспринимать человеческий глаз. Цель этого действия заключается в том, чтобы камера показывала картинку, похожую на ту, что видит человеческий глаз в разных условиях освещённости (так как будет весьма странно, если в полной темноте камера будет показывать так, как будто на улице яркий солнечный день, а она это может). Хотя такой подход тоже имеет место, и он обычно применяется в камерах видеонаблюдения, где наоборот необходимо хорошее зрение в условиях недостатка света.

Кстати говоря, это является одним из известных лайфхаков, когда любители добавляют обычным камерам возможность видеть в темноте. Для этого у камеры удаляется инфракрасный фильтр. Например, на картинке ниже показан нагретый на газовой плите нож, который видит камера смартфона со стандартными инфракрасным фильтром и без него:

image
image
Картинки: sdelaysam-svoimirukami.ru

Довольно часто, дополнительно к удалённому инфракрасному фильтру ещё добавляют инфракрасные диоды подсветки, которые ещё больше улучшают картинку в условиях недостатка света.

Казалось бы, вот оно! Однако не всё так просто: дело в том, что подобный подход позволяет увидеть отражённое от объекта инфракрасное излучение, поэтому он не позволяет измерять температуру объекта. Кроме того, как мы уже выше говорили, камеры ночного видения могут видеть только в ближнем диапазоне излучения, для измерения же температуры в настоящих тепловизорах используется средний и дальний ИК-диапазон (3-15 микрометра).

Некоторые внимательные читатели наверняка отметят, что сюда, к видеокамерам, неплохо бы отнести ещё и приборы ночного видения, с их прямым оптико-электронным преобразованием света. Но я их умышленно не рассматриваю, ибо: дорого и толку нет (в рамках нашей задачи).

Следующий способ детекции инфракрасного излучения хорошо знаком всем (особенно в пандемийный год): бесконтактные ИК-термометры. Вне зависимости от того, какой конкретно инфракрасный датчик применён в конкретном термометре, принцип действия их одинаков:

Датчик такого термометра представляет собой ряд термопар, горячая сторона которых прикреплена к пластине кремния, которая называется «абсорбером» и служит для поглощения инфракрасного излучения:

image
image
Картинки: terraelectronica.ru

Говоря о конкретном типе датчика, достаточно часто используется в термометрах датчик MLX90614:

image

Картинка: terraelectronica.ru

Он представляет собой высокочувствительный детектор с 17-ти разрядным АЦП, что позволяет ему распознавать разницу температур, с разрешающей способностью в 0,02 градуса.

Как правило, подобного типа датчики снабжены линзами для лучшей концентрации инфракрасного излучения.

Линзы могут быть изготовлены из кремния, так как кремний является хорошим фильтром для видимого и ультрафиолетового спектра излучения, но хорошо пропускает инфракрасное.

Говоря же о тепловизорах, они, по сути, представляют собой матрицу таких же элементов, основанную на термопарах. Чем обусловлена высокая цена? На мой взгляд, она обусловлена сложной технологией производства (в меньшей степени) и малым рынком потребителей (в большей степени), для кого нужно подобное устройство. Что, однако, не отменяет их достаточную полезность для широкого круга потребителей любительского уровня.

▍ Самоделка

Попробуем прикинуть, а какие же есть альтернативы? И конечно же, взгляд в первую очередь падает на то, что находится поблизости и хорошо знакомо — бесконтактный инфракрасный термометр (купил в своё время по случаю).

Он достаточно недорогой, но, условно точечный. А нам ведь нужна матрица, желательно, хорошего разрешения.

И я подумал вот о чём: а что если, мы используем этот термометр, в качестве, так сказать «единственного пикселя», воспринимающего информацию, а информацию мы будем подавать на него с помощью системы оптической развёртки, качестве которой будет выступать система из линзы и 2 зеркал, принимающих инфракрасное излучение, которая построчно будет пробегать по анализируемому объекту и формировать изображение?

Похоже, что эта идея пришла не только мне, так как подобные проекты уже существуют:

До того, как эта идея пошла в народ, впервые она была озвучена, насколько мне известно, ещё в 2010 году на научно-техническом форуме и принесла своим создателям награду этого форума.

image

Картинка: habr.com

В 2013 году на хабре даже был развёрнутый пост про неё, в нём же есть подробное техническое описание и скетчи для Arduino.

В видео ниже показана работа этой системы:

В принципе, затея достаточно интересная, тем более, зачастую замеры тепловизором заключаются лишь в том, чтобы определить температуру некоторого стационарного объекта, в некотором стационарном состоянии (температуру после 10 минут работы, на максимальном газу и т.д. и т.п.).

Почему я заговорил о стационарном объекте? Как можно видеть по проектам выше, сканирующая система работает достаточно медленно.

К сожалению, ни в одном из этих проектов не говорится в явном виде, насколько быстродействующий датчик в них использован (в целях ускорения работы системы). Чтобы разобраться в этом вопросе, я поднял даташиты используемых датчиков, но, к сожалению, даже там, информация, как правило, даётся весьма скудная. Например, говорится только о том, что «данные идут по шине SMBus, считывание их возможно с применением ШИМ (сконфигурированному поверх SMBus), а сама система передачи данных соответствует спецификациям SMBus (100 кГц)». И на этом всё!

Я сразу же засомневался в сказанном, так как наверняка присутствует достаточно существенная инерция в работе термопар датчика. И мне удалось найти эту информацию (параметр называется NETD — соотношение шума к сигналу, при определённой скорости работы). Для более старой версии этого датчика (MLX90614) максимальная частота считывания составляет 10 Герц, более современная его версия (MLX90640), которая, по сути, отличается только расширенными возможностями угла обзора — может работать на частотах до 16 Гц. Негусто.

По крайней мере, никакими килогерцами тут и не пахнет, которые бы понадобились для создания более-менее адекватно обновляющейся картинки (при использовании метода сканирования и «единого пикселя»). Тут ещё важен такой момент: чем большую частоту мог бы поддерживать наш датчик — тем большего разрешения мы могли бы получить картинку.

Так что, если кто-то из читателей сможет найти действительно быстродействующий датчик, здесь существует серьёзный потенциал для развития технологии!

Немного отвлекаясь от темы (интересное из смежной области): в последнее время набирают обороты так называемые «1-пиксельные камеры», в которых используется сочетание DMD-чипа, который в видеопроекторах, для получения тёмного пикселя на экране, отклоняет луч света, в так называемую «ловушку», здесь же он используется для поочерёдного «стреляния» пиксельными лучами в 1-пиксельный сенсор. Интересная научная работа на эту тему имеется вот здесь.

Возвращаясь к нашим тепловизорам, так и какие же есть ещё альтернативы? Тут следует вспомнить, что подобные тепловые сенсоры представляют собой, как правило, массив из термопар. Например, более продвинутая версия датчика (MLX90640), о которой я уже говорил выше — имеет массив 16х4 пикселей (конечно, возможно, я здесь несколько заблуждаюсь, и каждый отдельный пиксель ещё содержит ряд термопар, а не является отдельной термопарой, но это уже частности, по крайней мере, открытой информации на эту тему найти не удалось).

Это позволяет некоторым энтузиастам создавать проекты на основе этого сенсора:

Исходники этого проекта можно найти вот по этой ссылке.

Как можно видеть, его разрешение оставляет желать лучшего, равно как и скорость работы, однако, для утилитарных применений, особенно если приблизить его максимально близко к объекту — он вполне годится.

Кстати говоря, подобные аппараты есть уже в готовом виде, от китайцев, на известном сайте. Ссылку давать не буду, дабы не реклама.

▍ А что если.

Как мы могли уже видеть по рассказу выше, основной проблемой электронных преобразователей тепла является их инертность и большая цена массивов подобных преобразователей. Осмысливая все вопросы, касающиеся построения самодельного тепловизора, я вспомнил одну интересную вещь, некоторое время назад, при изучении устройства мощных лазерных указок зелёного цвета, я обратил внимание, что в таких указках изначальный источник лазерного излучения не зелёный.

А именно: лазерное излучение получается с помощью сложного преобразования изначального излучения инфракрасного диода, который используется для накачки кристалла ортованадата иттрия (Nd:YVO), далее луч проходит через удвоитель оптической частоты (кристалл титанила-фосфата калия(KTP)), на выходе из которого уже получается видимый свет:

Картинка: laserpointerforums.com

Ещё более наглядно это видно на следующей картинке, где пространственно разнесли преобразователь на кристалле и ИК-светодиод:

image

Картинка: reddit.com

Более подробно этот процесс описан вот здесь.

В основе явления лежат нелинейные физические эффекты в кристаллах, благодаря чему можно одно излучение трансформировать в другое. Мало того, настраивать его в определённом диапазоне!

В оптике подобные устройства носят название «параметрических генераторов света».

То есть, другими словами, если взять эту идею за основу и использовать физический преобразователь оптической частоты, вместо попыток регистрации ИК-излучения дорогими и инертными электронными устройствами?

Что мы получаем в таком случае: тепловизор практически любого разрешения! Да, его цена может быть не самой низкой, однако, возможности, которые даёт, весьма интересны.

Кстати говоря, современная наука движется именно в этом направлении. Например, ряд учёных разработал мембрану, на основе нанокристаллов фосфида галлия, которая позволяет напрямую преобразовывать инфракрасное излучение в зеленовато-голубое, видимое.

Ещё одна группа также разработала миниатюрные плёнки, содержащие специальные бороздки, окружённые кусочками золота. Потенциально подобная технология позволит создавать дешёвые детекторы инфракрасного излучения.

Также достаточно любопытным направлением является использование термохромных кристаллов (меняющих цвет под воздействием температуры):

Фокусируем линзой на матрице, покрытой такими кристаллами — и получаем вполне себе тепловизор! Только линза должна быть из ИК-прозрачного материала (можно посмотреть в сторону оптики от CO2-лазеров для гравировки).

В завершение хочется сказать, что задача детекции инфракрасного излучения является непростой, так как эта частота электромагнитного спектра несёт в себе мало энергии, и поэтому трудна для обнаружения. Однако, как можно было видеть по рассказу, существует ряд альтернатив стандартным тепловизорам. Увлечённые испытатели же, вполне могут постараться развить тему прямого преобразования инфракрасного излучения — в видимое, используя для этого физический принцип, а не электронный.

Источник: habr.com

Тепловизор для охоты своими руками – как и из каких приборов можно сделать

TV-старт

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.

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.

Изготовление термопары.

Изготовление термопары труда большого не представляет. Для этого берём два отрезка проволоки, добытую ранее константановую и любую медную, желательно близких по диаметру, скручиваем их вместе с одного конца на расстояние 0,5 — 1,0 см. Именно эту скрученную часть проволок мы и будем сваривать.

Разборка резистора

Сваривать термопары в домашних условиях удобно способом, который был описан ранее вот в этой статье. Для лучшего контакта проволок термопары со сварочным крокодилом, можно обмотать элементы будущей термопары проводом, чуть ниже скрутки, прижать к проводу от трансформатора плоскогубцами, и коснуться самой скрутки угольным электродом. Напряжение для надёжной сварки подобрать опытным путём.

Скрутка проводов термопары

У нас должен получиться на конце скрученных вместе проводов, оплавленный шарик (или подобие его), который и есть термопара.

Термопара

Скрученные ранее провода нужно будет аккуратно раскрутить до места сварки, это на всякий случай, чтобы исключить их замыкание между собой, и надеть на них изоляционные трубочки, в качестве которых можно использовать фторопластовую оболочку от проводов.

Термопара с изоляторами

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.

Сфера применения самодельного тепловизора

Возможно ли использование тепловизора, изготовленного таким способом, в домашних нуждах? Вполне. Будет ли пригоден такой тепловизор для строительства или, к примеру, при охоте? Вполне вероятно. Во всяком случае, любителям отдыха на природе такое устройство точно придется по душе.

С его помощью вы сможете контролировать приближение животных к вашему лагерю в ночное время, а также в тумане или клубах пыли проводить поиски заблудившихся членов группы.

Если в вашем распоряжении есть ненужная зеркалка, около 40 $ на ИК-фильтр, желание и возможность разобрать фотоаппарат, то попробовать этот вариант, конечно же, стоит.

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.

Этот мини-прибор способен работать со многими смартфонами на базе Андроид версии не ниже 4.3. Он выполняет те же функции, что и настоящие фирменные тепловизоры, подключается через стандартные разъемы. Получается довольно легко собрать самодельный тепловизор своими руками. Несмотря на маленькие размеры, объектив камеры оборудован кольцом для фокусирования, а также чувствительным сенсором в виде матрицы на 32 тыс. пикселей, частота съемки у которой составляет 9 Гц. Основным достоинством прибора считается величина рабочего температурного диапазона в пределах от -40 до +330С.

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

Одним из способов самостоятельного изготовления тепловизора является вариант с использованием видеокамеры. Для этого нужно заранее подготовить все необходимые материалы . Следует запастись обычным инфракрасным термометром, комплектом светодиодов RGB, платой Arduino и самой видеокамерой.

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.

Применение термопары.

Полученные таким способом термопары в пламени обычной зажигалки выдают напряжение, где-то в районе 50-ти милливольт. Для изготовления термометра у меня были две измерительные головки, микроамперметры на 100 мкА. Одна головка с сопротивлением рамки 370 Ом, вторая (тоже на 100 мкА) с сопротивлением рамки 280 Ом. Так вот, первая головка отклонялась от пламени зажигалки на всю шкалу, вторая, имеющая меньшее сопротивление рамки, зашкаливала.

Испытание термопары с микроамперметром

То есть получается, что предпочтение нужно отдавать головкам, имеющим меньшее сопротивление рамки, так как термопара вырабатывает напряжение (милливольты) и ток отклонения у головок получается больше, если её активное сопротивление рамки меньше, то есть головка получается более чувствительная. Нашёл у себя в загашниках головку миллиамперметра на 30 мА, с сопротивлением рамки где-то 1,5 — 1,6 Ом (замерил приблизительно). Каково было удивление, когда стрелка этой головки от термопары и зажигалки отклонилась на всю шкалу.

Испытание термопары с миллиамперметром

Ну в принципе так и получается по закону Ома. При 45-50 мВ напряжения и 1,5 Ома нагрузки, ток и будет около 30-ти мА. Да, ещё забыл сказать, что медный провод термопары даёт «плюс», а константановый «минус». Так что к головкам нужно подключать термопару в такой полярности. Вернёмся к термометру. Как уже было сказано выше, термометр — это термопара и средство индикации.

Из двух микроамперметров, о которых говорилось выше, были изготовлены термометры. Из первого микроамперметра, имеющего сопротивление рамки 370 Ом — термометр с верхним пределом измерения температуры 700 градусов оС, из второго с меньшим сопротивлением рамки (280 Ом) — термометр с верхним пределом измерения температуры 550 градусов оС.

Так как эта головка оказалась более чувствительная, то и верхний предел температуры ниже. Да, выше 700 — 800 градусов особого смысла делать термометр нет, так как температура плавления меди и константана где-то в районе 1000 градусов оС. Калибровать таким способом изготовленные термометры, можно термофеном с индикацией температуры воздуха.

Нижний предел лучше начинать от 100 градусов оС. Шкала получается почти линейной. Может чуть сжата в начале шкалы. Максимальная температура воздуха у моего фена 450 градусов оС. Отметки на шкале микроамперметров ставились через 50 градусов.

Дальше (выше 450 градусов) пришлось ставить отметки на расстояние, вычисленное по предыдущим меткам на шкале. Точность шкалы для домашней лаборатории будет вполне приемлема.

Подобные термопары можно применять в терморегуляторах для любых паяльников не имеющих термодатчики, термофенов и других радиолюбительских конструкциях. Попробовал я использовать подобную термопару вместо штатного датчика для термометра от цифрового мультиметра. Результатом более, чем доволен.

Испытание термопары феном

При измерениях температуры по нескольким разным точкам, отклонения от показаний индикатора на термофене, различались на плюс-минус несколько градусов. Фотография с другой температурой фена ещё есть в начале этой статьи.

Кому ещё интересно, то можно попробовать собрать термогенератор. То есть соединить последовательно множество термопар и попытаться сделать зарядку для телефона от пламени костра. Соединять термопары между собой тоже нужно сваркой (надёжно).

Последовательное соединение термопар

Для получения напряжения такой батареи в 1,5 вольта, необходимо соединить последовательно 20 термопар. Соответственно при выходном напряжении 5,0 вольт (для зарядки мобильника) нужно соединить последовательно не менее 70-80 термопар. Кстати раньше выпускался советской промышленностью термогенератор, который использовался для питания батарейных ламповых радиоприёмников. Надевался он на горловину керосиновой лампы и вся эта конструкция подвешивалась в удобном месте. И свет был и радио играло.

Термоэлектрогенератор

Вырабатывал он анодное напряжение и напряжение для накала ламп. Ещё статья, как сделать термогенератор, была опубликована в журнале «Юный техник». Кому интересно, то можете попытаться найти её самостоятельно. Называлась вроде как «Напряжение из двух проволок» или как-то похоже. Могу найти её, вернее найду и потом в комментариях укажу номер ЮТ, где была эта публикация.

Да, ещё в качестве положительного электрода, вместо медной проволоки можно (даже желательно) использовать стальную проволоку. Термо-ЭДС такой пары должна даже быть выше, чем с медной. Лично я не пробовал, не оказалось в этот момент под руками стальной проволоки. Попробуйте сами. Удачи Вам в творчестве!

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.

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.

Источник: tv-st.ru

Как сделать тепловизор своими руками: советы от профи

Тепловизор

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.

Тепловизор на охоте

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.

Готовый тепловизор

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.

Схема тепловизора

Осуществляется этот процесс приёма-передачи изображения в 3 этапа:

  • улавливание ИК-оптикой теплового излучения;
  • цифровое распределение его по величинам температур;
  • построение термографической картинки – имитации так называемой тепловой карты объекта (чем-то схожей с привычным показом температур на картах метеорологических прогнозов погоды).

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.

Как действует тепловизор - изображение

Как действует тепловизор – изображение

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

Принцип работы тепловизора на примере автомобиля

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).

Самодельный тепловизор из фотоаппарата

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.

Схема обработки изображения фотоаппаратом

Схема обработки изображения фотоаппаратом

Устройство из web-камеры

Этот вариант также возможен – но наиболее трудоёмок и относительно дорог, поскольку требует дополнительных затрат в сумме примерно $150. К тому же эффективно полученный прибор на сервоприводах способен будет засечь лишь неподвижный предмет с тепловым излучением.

Особенности сборки тепловизора из веб-камеры на фото

Положение ИК фильтра Положение ИК фильтра Камера в разобранном виде Камера в разобранном виде Как разобрать камеру Как разобрать камеру Демонтаж ИК фильтра Демонтаж ИК фильтра Вынуть ИК фильтр Вынуть ИК фильтр

Для сборки понадобится:

  • специальная плата передачи изображения на ПК Arduino, устанавливаемая в батарейный отсек;
  • один малый серводвигатель для перемещения по вертикали, крепящийся спереди от платы скотчем или суперклеем;
  • второй большой серводвигатель, размещаемый в поворотном по горизонтали устройстве и служащий основой для закрепления на нём всей конструкции;
  • температурный датчик MLX90614, подключаемый к плате Arduino согласно схеме;
  • аналогичным образом подключаемая лазерная указка (указывающая текущее направление сканирования);
  • сама «вебка», точно сориентированная с указкой и тепловым датчиком.

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).

Схема подключения датчика и сервоприводов к микроконтроллеру

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).

Тепловизор из видекамеры

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.

Как работает ПНВ на телефоне

Как работает ПНВ на телефоне

Тепловизор из смартфона

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.

Тепловизор из прибора GPS

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: iohotnik.ru

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...