Caméra thermique DIY :comment en construire une moins chère

Vous cherchez un moyen de capturer les signatures thermiques en hiver, mais vous n'avez pas les moyens d'acheter les caméras thermiques du commerce ? Si oui, vous avez besoin d'une caméra thermique DIY.

Fabriquer une caméra thermique n'est pas aussi difficile qu'il n'y paraît. En vérité, le processus consiste à activer la capacité du capteur de votre appareil photo à voir la lumière infrarouge.

La caméra thermique DIY est beaucoup moins chère que la caméra thermique la moins chère, qui coûte jusqu'à deux cents dollars.

Ainsi, dans cet article, vous apprendrez à construire une caméra thermique facile à faire soi-même avec un fonctionnement fluide et vous montrerez comment fonctionnent ces caméras expertes.

Si vous souhaitez également en savoir plus sur les circuits des caméras thermiques, cet article est fait pour vous.

Caméra d'imagerie thermique DIY

La caméra thermique moyenne est un appareil coûteux. Si vous voulez louer, cela coûterait cinquante dollars par jour. Cependant, vous pouvez construire une caméra thermique plus abordable.

En bref, il est possible de convertir n'importe quel appareil photo numérique en caméra thermique. Pourquoi? Parce qu'il y a des capteurs CCD intégrés sur ces caméras qui peuvent capturer le spectre infrarouge de la lumière.

Caméra de téléphone avec imagerie thermique

Mais comme une exposition prolongée à la lumière infrarouge pourrait endommager le capteur, la plupart des fabricants utilisent un filtre de blocage infrarouge pour désactiver cette fonction. Néanmoins, retirer le filtre infrarouge de l'objectif de votre appareil photo peut vous permettre de voir la beauté de l'infrarouge.

Cet article utilisera la caméra thermique MLX90640 avec une résolution de 24 par 32 ou 768 pixels pour notre caméra thermique DIY. Nous associerons également le MLX90640 et un Raspberry Pi SBC, ce qui lui permettra d'enregistrer des cartes de température avec une résolution raisonnablement élevée.

Nous utiliserons également Python pour motiver le RPI à produire certaines limites. Ensuite, nous pouvons positionner correctement le MLX90640 pour fournir une caméra thermique avec une résolution de 320 par 240.

Si vous voulez que la caméra thermique DIY fonctionne pendant que vous vous promenez, vous aurez besoin d'un moyen d'afficher la sortie en direct de la caméra et d'une batterie pour la faire fonctionner. La meilleure partie est que vous pouvez également utiliser cette caméra thermique DIY comme caméra de sécurité puisque sa résolution est suffisamment élevée pour capturer des images de qualité.

Principe de fonctionnement

Une caméra thermique ne peut capturer que la région infrarouge de tout objet qui n'est pas visible à l'œil humain. Fait intéressant, la plupart des choses peuvent produire de l'énergie infrarouge, que vous pouvez également appeler signature thermique. Par conséquent, une caméra thermique détecte et mesure l'énergie infrarouge d'un objet.

De plus, la caméra convertit les données infrarouges qu'elle détecte et mesure en une image électronique. L'image électronique montre la température de surface de la chose que vous mesurez. Les caméras thermiques contiennent également des systèmes optiques qui rassemblent l'énergie infrarouge sur une puce de détection spéciale ou un réseau de capteurs.

Image thermique

De plus, le réseau de capteurs abrite des milliers de pixels détecteurs dans un style de grille. Voici la meilleure partie. Chaque pixel du réseau de capteurs détecte l'énergie infrarouge focalisée sur lui et crée un signal électronique correspondant.

Le processeur de la caméra calcule ensuite le signal de chaque pixel et crée une carte de couleurs indiquant la température. De plus, chaque valeur de température a une couleur différente. Enfin, la matrice de couleurs produite se déplace vers la mémoire de la caméra et affiche une image thermique de votre objet mesuré.

La plupart des caméras thermiques sont livrées avec des caméras standard qui capturent automatiquement la lumière visible et créent des images numériques standard. Lorsque vous mélangez ces images, vous pouvez facilement détecter les zones problématiques dans votre image thermique et les faire correspondre à la zone et à l'équipement réels que vous inspectez.

Composants nécessaires

Vous avez besoin de deux composants pour construire une caméra thermique DIY, y compris :

• Ordinateur Raspberry Pi 4
• Caméra thermique MLX90640

Bien que les prix des deux composants puissent changer selon l'endroit où vous achetez, le projet ne devrait pas coûter plus de cent cinquante dollars.

Étapes

Voici les étapes à suivre pour créer ce projet :

Étape 1 :Câblage

Tout d'abord, vous devez connecter votre MLX90640 à votre Raspberry Pi. Consultez l'image ci-dessous pour voir comment câbler vos composants.

De plus, le Raspberry Pi et le MLX90640 utilisent un protocole I2C pour communiquer. Ce protocole I2C nécessite que les broches matérielles cinq ou trois du Pi (SDA ou SCL) fonctionnent.

Schéma de câblage

Étape 2 :Utilisation du MLX90640 pour configurer votre Raspberry Pi  

Vous aurez besoin de la bibliothèque Adafruit pour programmer la carte de dérivation du MLX90640. Par conséquent, saisissez les codes suivants sur votre terminal Raspberry Pi pour vérifier si vous pouvez visualiser le capteur du MLX90640 en Python :

Cela aiderait si vous le faisiez également; utilisez les commandes suivantes : 

Utilisez les commandes suivantes :utilisez également les commandes suivantes pour vérifier si vous avez activé I2C : 

La commande doit démarrer le fichier de démarrage sur le RPi. Une fois qu'il est ouvert, accédez à dtparam=i2c_arm=on et assurez-vous que décommenter n'est pas désactivé. Après avoir activé votre I2C, redémarrez votre RPi avec la commande ci-dessous :

Si tous vos câblages sont corrects, vous pouvez vérifier le port I2C pour voir si le RPI enregistre votre MLX90640 après le redémarrage.

Vous devriez obtenir les résultats suivants sur votre terminal :

Résultats de la commande

Vous êtes prêt à partir si vous voyez le numéro 33 sur votre terminal. C'est parce que l'adresse I2P du MLX90640 est 0x33. Cependant, assurez-vous de le confirmer sur la fiche technique du MLX90640.

Maintenant, votre Raspberry Pi devrait pouvoir lire la carte de dérivation du MLX90640. Mais, vous devrez installer d'autres bibliothèques puisque vous travaillez avec la bibliothèque Adafruit. Les commandes suivantes peuvent vous aider :

Ensuite, vous pouvez installer Python IDLE (Integrated Development and Learning Environment), mais ce n'est pas une étape obligatoire. Cependant, vous pouvez utiliser le code suivant pour installer IDLE :

Enfin, ouvrez IDLE et essayez d'importer votre bibliothèque MLX90640 depuis Adafruit avec le code de test suivant :

Code de test

Les résultats du code ci-dessus doivent être une impression de la température moyenne lue par votre MLX90640. Ne paniquez pas si vous rencontrez une erreur de taux de rafraîchissement lors de la lecture de votre MLX90640.

Vous pouvez résoudre le problème en augmentant le débit du périphérique I2C sur le RPi. Par conséquent, vous devrez apporter quelques modifications au fichier "config.txt" avec la commande suivante :

Déplacez-vous vers la section avec « dtparam=i2c_arm=on » non commenté et ajoutez la ligne suivante pour augmenter la vitesse de l'I2C à 1 Mbit/s :« i2c_arm_baudrate=1000000 ».

Étape 3 :Visualisation de la caméra thermique en temps réel MLX90640

Il existe différentes façons de visualiser la sortie de votre MLX90640 tout en utilisant Python. L'un d'eux est "imshow", qui vous permet de visualiser n'importe quelle image.

Voici une implémentation simple de la visualisation MLX90640 ci-dessous en utilisant imshow en Python :

Code pour la visualisation

Étape 4 :Interpolation du MLX90640

Le code de visualisation ci-dessus n'est qu'un moyen simple et rapide d'obtenir un affichage à partir de votre matrice thermique MLX90640. Vous devrez améliorer la résolution de votre caméra thermique et la vitesse de traçage normale pour la dernière étape.

Tout d'abord, vous aurez besoin de la boîte à outils 'ndimage' de la bibliothèque Python pour activer la fonction de zoom. Avec cette commande, vous pouvez interpoler la sortie 24 × 32 de votre caméra à 240 × 320. Ensuite, ajoutez la commande au code de visualisation ci-dessus :

Ensuite, vous devrez activer la méthode "blitting" dans "matplotlib" pour obtenir une fréquence d'images mise à jour pour l'image interpolée. Voici le code dont vous avez besoin pour cela :

Code de blitting

Arrondir

Une caméra thermique DIY, moins chère, est un excellent moyen de capturer des images infrarouges sans vider vos poches. Après en avoir créé un, vous pouvez rapidement étudier toute différence de température avec votre imageur thermique.

Vous pouvez également construire un capteur thermique qui affiche les températures dans des images haute résolution. Bien que la résolution d'une caméra thermique DIY ne puisse pas être comparée à une variante commerciale, elle est plus que suffisante pour détecter les fuites de chaleur ou les changements de température dans votre zone ou un objet.

Avez-vous des questions? Assurez-vous de nous contacter, et nous serons heureux de vous répondre et de vous aider davantage.