Інфрачервоне випромінювання є одним із видів випромінювання, яке не можна побачити очима людини. Його довжина хвилі більша, ніж у світла у видимому спектрі. Інфрачервоне підсвічування дозволяє камері "бачити" навіть у повній темряві. Це стає можливим за допомогою лампи або діодів, що випромінюють інфрачервоне світло певної довжини хвилі. Три довжини хвиль 715 нм, 850 нм та 940 нм є спільними для інфрачервоних освітлювачів. Людське око здатне бачити до 780 нм і, отже, може трохи бачити освітлювачі, які використовують 715 нм. Для прихованого нічного спостереження необхідно використовувати ІЧ-прожектори, що працюють при 850 нм і 940 нм.
Світло лампи фільтрується таким чином, щоб відбувалося випромінювання лише заздалегідь визначених довжин хвиль 715 нм, 850 нм та 940 нм. Ці цифри є відправними точками щодо частоти хвиль, що випромінюються - вони є абсолютною нижньою межею спектру, використовуваним камерою. Якщо людина підійде досить близько, то вона зможе зрозуміти, що камера є інфрачервоною, хоча не зможе бачити довжини хвиль, що використовуються.
Здатність камери для захоплення зображень в залежності від рівня освітленості вимірюється у люксах. Чим нижче значення люкс, краще камера може бачити в умовах низького освітлення. Всі інфрачервоні камери мають значення 0 люкс, що означає, що вони можуть бачити в темряві. Кольорові ІЧ-камери перемикаються в чорно-білий режим відеоспостереження вночі, щоб досягти максимальної чутливості. Фотоелемент всередині камери відстежує денне світло і визначає, коли необхідно перемикатися. Слід розрізняти ІЧ-камери та камери День/ніч . День/ніч камери можуть ефективно працювати в умовах низького освітлення, але вони не оснащені світлодіодами, що унеможливлює їх роботу в повній темряві, на відміну від камер з ІЧ-підсвічуванням.
При використанні ІЧ-камер для вуличного застосування краще застосовувати готові комплекти вуличних відеокамер з кожухом або камери з ІЧ-прожектором. Поєднання ІЧ камер для приміщень з вуличним кожухом може працювати недостатньо добре, адже ІЧ світло може відбиватися від скла кожуха. Крім того, при покупці інфрачервоної камери або освітлювача треба завжди дивитися на значення дальності променя. Встановивши в приміщенні ІЧ камери з більшим діапазоном, ніж розміри приміщення, можна отримати розмиті зображення. Слід зазначити, що інфрачервоні камери не можуть бачити крізь дим. Для того, щоб досягти цього, має бути використана тепловізійна камера.
Переклад Хай-тек Сек'юріті.
Про такий пристрій, як тепловізор, сьогодні чув, мабуть, кожен. Виняток, мабуть, становитимуть лише маленькі діти. Інша справа, що тих, хто бачив цей прилад «живцем», не так багато, тих, хто тримав його в руках, - і поготів. Але є й такі, хто не просто тримав, а створив власний «домашній» варіант тепловізора. Втім, до якої категорії ви не відносили б себе, наша стаття буде в будь-якому випадку вам цікавою. Непосвячені зможуть усвідомити принцип роботи тепловізора, а досвідчені й аси - відкрити нові можливості. Але давайте про все по порядку.
Прилад тепловізор, будучи пристроєм для вимірювання температур поверхонь безконтактним методом, здатний значно полегшити життя представникам багатьох професій. Спочатку винайдений для військових цілей цей досить складний і дорогий прилад сьогодні успішно застосовується в більшості сфер діяльності людини. Наприклад, у промисловості - контролю за тепловими змінами при технологічних процесах; у медицині – для діагностики захворювань; при полюванні на птахів та звірів; у будівництві – для визначення зон витоку тепла або, навпаки, місць прокладання труб. І це далеко не повний послужний перелік цього приладу.
Види пристроїв
Тепловізор - настільки затребуваний і багатофункціональний пристрій, що має два технологічні варіанти конструкції:
- Стаціонарний. Пристрої цієї категорії призначені для використання на промислових підприємствах для контролю за технологічними процесами. Система азотного охолодження - досить часто пристосування, яким обладнаний подібний тепловізор. Характеристики його робочих температур дуже значні: від −40 до +2000 °C. В основі цих систем лежать, як правило, пристрої, зібрані на матрицях напівпровідникових фотоприймачів.
- Переносний (портативний). Інноваційні розробки дозволили відійти від використання громіздкого обладнання, що охолоджує, перейшовши до виробництва тепловізорів на базі неохолоджуваних кремнієвих мікроболометрів. Таким приладам притаманні всі переваги своїх попередників, до яких відноситься, наприклад, малий крок температури при вимірі (0,1 ° C). Можливе також застосування тепловізора даного класу для складних оціночних робіт, що вимагають одночасно простоти використання та портативності пристрою. Багато портативних тепловізорів мають можливість підключення до ПК для оперативної обробки даних з них.
Застосування тепловізора в тій чи іншій сфері накладає певні відбитки на необхідні експлуатаційні характеристики пристрою. Тому перед покупкою цього приладу необхідно оцінити умови його використання. Допоможе у цьому інструкція. Тепловізор, придбаний без належного ознайомлення з правилами експлуатації, може зовсім не підходити під ваші потреби. Наприклад, тепловізори, що застосовуються під час полювання, повинні мати ударостійкий корпус з легкого сплаву зі ступенем захисту не нижче IP54.
Бажано, щоб це була моноблочна конструкція з індикацією на видошукачі та РК-екрані. І видима дальність мисливських тепловізорів має досягати 1500 м, тоді як у будівельній сфері такі вимоги до тепловізорів не висуваються.
Принцип роботи тепловізора
Робота тепловізора полягає в здатності будь-якого об'єкта генерувати теплове випромінювання (ІЧ-випромінювання), інтенсивність якого залежить від температури об'єкта. Тепловізор фіксує ІЧ-промені на великих відстанях, перетворюючи їх на зручний для сприйняття людиною вигляд. Різниця теплових випромінювань різних об'єктів дозволяє бачити рельєфи в темряві, а також холодні або гарячі потоки. При цьому червоним кольором позначаються максимально високотемпературні ділянки, чорним або синім низькотемпературні.
Слід розуміти принципову різницю між такими пристроями, як тепловізор та прилад нічного бачення. Різниця полягає в їхній здатності бачити в темряві. Тепловізор передає власне ІЧ-випромінювання об'єктів, у той час як прилад нічного бачення - відбите та посилене випромінювання-підсвічування від інших об'єктів. Тобто виконання функцій приладу нічного бачення тепловізором можливе, а ось побудова теплокартки за допомогою приладу нічного бачення – ні.
Алгоритм роботи тепловізора складається з трьох етапів:
- Фіксації ІЧ випромінювання.
- Перетворення їх у температурні величини.
- Формування термограми - теплове зображення об'єкта, що відображає розподіл температури на поверхнях об'єктів.
Причому ці дії відбуваються миттєво.
Незважаючи на досить складний принцип роботи тепловізора, схема портативного пристосування не надто громіздка.
Однак слід враховувати, що для достатньої чіткості зображення на екрані потрібна наявність спеціальної оптики з домішкою германію. Саме цим і продиктовано дорожнечу професійних пристроїв. Їхня вартість обчислюється тисячами, а іноді й десятками тисяч доларів. Погодьтеся, сума немаленька.
Величезні можливості тепловізорів вже давно надихають багатьох молодих людей на ідею зібрати цей пристрій власноруч. І, на щастя, способи, що дозволяють змайструвати тепловізор своїми руками та уникнути настільки значних витрат, існують. Звичайно, якщо не передбачається використання приладу у професійних цілях.
Три варіанти реалізації тепловізора в домашніх умовах ми наводимо нижче – вибирайте, який вам сподобається більше. А датчики для тепловізорів та інші елементи пристрою можна придбати у готовому вигляді.
Варіант №1. Тепловізор своїми руками з фотоапарата
Цей метод заснований на тому факті, що спочатку матриці всіх фотоапаратів чудово фіксують інфрачервоне випромінювання, яке, власне, необхідно для роботи тепловізора. Інша річ, що виробники фототехніки роблять так, щоб пристрої бачили те саме, що й людське око. Для цього перед матрицею ставиться спеціальний фільтр, що поглинає або відбиває практично все інфрачервоне випромінювання - «теплове дзеркало», або hot mirror. Завдяки цьому фільтру матрична крива чутливості стає аналогічною кривою чутливості людського ока. Тому зробити тепловізор своїми руками з фотоапарата просто, потрібно лише виконати дві дії – вийняти з фотоапарата теплові фільтри, а натомість встановити фільтр видимого спектру. Втім, як показує практика, останнє не завжди є обов'язковим.
Сфера застосування саморобного тепловізора
Чи можливе використання тепловізора, виготовленого таким способом, у домашніх потребах? Цілком. Чи придатний такий тепловізор для будівництва або, наприклад, при полюванні? Цілком імовірно. У всякому разі, любителям відпочинку на природі такий пристрій точно припаде до душі. З його допомогою ви зможете контролювати наближення тварин до вашого табору в нічний час, а також у тумані або клубах пилу проводити пошуки членів групи, що заблукали.
Якщо у вашому розпорядженні є непотрібна дзеркалка, близько 40$ на ІЧ-фільтр, бажання та можливість розібрати фотоапарат, то спробувати цей варіант, звичайно ж, варто.
Варіант № 2. Тепловізор своїми руками за допомогою інфрачервоного термометра та плати Arduino
Ідея цього методу дуже проста. Щоб створити тепловізор своїми руками потрібно недорогий інфрачервоний термометр - це такий прилад, який вміє вимірювати температуру конкретної точки простору на невеликій відстані, і плата Arduino, через яку ми підключимо його до RGB-світлодіодів з якогось ліхтаря.
Плата Arduino є програмно-апаратним засобом, призначеним для побудови непрофесійними користувачами простих систем зі сфери автоматики та робототехніки.
Запрограмуємо систему те щоб ліхтарне світло забарвлювався різні кольори залежно від показань термометра. Зробимо зазвичай, щоб високій температурі відповідав червоний колір, а низькою — синій. Таким чином, спрямовуючи ліхтар із вбудованим термометром на будь-який об'єкт, ми автоматично підсвічуємо цей об'єкт відповідним кольором, залежно від його температури. Якщо до цього набору додати ще й фотоапарат, то ви не просто зможете бачити в кольорі температури поверхонь навколишніх предметів, але й отримаєте зображення, нічим не гірше за ті, що дозволяють побачити навіть найдорожчі тепловізори.
Де можна використати такий тепловізор?
Звичайно, подібні пристрої не такі, як тепловізори для полювання. Своїми руками складно зробити потужний апарат. Але представлений варіант цілком зможе стати в нагоді для домашніх потреб, тим більше що вартість даної саморобної конструкції не перевищує 50 доларів.
Варіант №3. Удосконалений саморобний тепловізор для зйомки статичних об'єктів
Своєю появою на світ розробка завдячує двом німецьким студентам Максу Ріттеру та Марку Коулу. Ці юні жителі Міндельхейму винайшли досить-таки простий у виготовленні пристрій і отримали за нього нагороду в 2010 році на науково-технічному форумі.
Пристрій складається з двох сервоприводів (для горизонтального та вертикального переміщення), контролера Arduino (відповідального за обробку сигналів і передачі даних у ПК), модуля безконтактного датчика температур (наприклад, MLX90614-BCI), лазерного модуля або лазерної указки (зазначатиме зону скан ), корпуси та веб-камери. Також знадобляться два резистори по 4.7 кОм та штатив.
Камері відводиться роль своєрідного видошукача області сканування, а також джерела вихідної картинки, з цією роллю здатна впоратися будь-яка дешева веб-камера (чим вона менша, тим краще).
Дані, що генеруються датчиком, можуть зчитуватися за допомогою шин SMBus та ШІМ. Наш випадок також допускає використання датчика з індексами BCI. Живлення 3V. Індексом BCI позначається тип форм-фактора з насадкою, що забезпечує вузький кут зору 5°.
Складання
- Розміщуємо плату Arduino у корпусі з батарейним відсіком.
- Закріплюємо серводвигун за допомогою суперклею чи епоксидки у передньому порожньому просторі плати.
- Розміщуємо другий серводвигун у поворотному пристрої та закріплюємо всю конструкцію.
- Підключаємо інфрачервоний термометр Arduino, приєднавши для цього Ground до GND, SDA до PIN4 VIN до 3.3V і SCL до PIN5. Також встановимо резистор 4.7 кОм, підключивши SDA до 3.3V та SCL до 3.3V.
- Здійснюємо підключення Laser Card або лазерної указки. Це для того, щоб відстежувати, з якого місця зараз відбувається сканування.
- Встановлюємо веб-камеру так, щоб її напрямок точно збігався з напрямком ІЧ-датчика та лазера.
І все. Ви зробили тепловізор своїми руками!
Для чого згодиться
Процес сканування об'єкта та видача теплової карти займає близько хвилини, адже датчик сканує майбутню картинку крапку за точкою. Це, звичайно, абсолютно марно для процесу полювання. Однак чудовим помічником буде даний саморобний тепловізор для будівництва та інших ремонтних робіт. Наприклад, його можна використовувати як метод перевірки щодо нагрівання електричних з'єднань або силових збірок. Пристрій дозволяє як бачити теплограму, а й кількісні величини температур.
Крім повільної роботи, тепловізор має ще один недолік - жорстку прив'язку до ПК, що робить його слабомобільним. Але в деяких випадках можливості пристрою і його вартість цілком виправдовують - за всі комплектуючі вам доведеться викласти не більше 200 у. е.
Висновки
З описаних нами варіантів складання саморобних тепловізорів напрошуються два висновки:
- Змайструвати тепловізор самостійно цілком можливо.
- Саморобний тепловізор має дуже вузьку сферу застосування.
Тому якщо тепловізор вам необхідний у глобальних цілях, варто відкласти експерименти та витратитись на високоякісну техніку. Усім же, хто просто любить конструювати і кого цілком влаштують можливості саморобок, можна дати пораду - збирайте, експериментуйте, і цілком можливо, що вам вдасться переплюнути досягнення описаних нами саморобних варіантів і створити набагато досконаліші тепловізори для полювання своїми руками. Наважуйтеся!
Тим, хто не особливо товаришує з паяльником і викруткою, але дуже любить проводити час на природі, а також тим, кому в професійних цілях може стати в нагоді візуалізація температурних властивостей предметів в діапазоні від 0 до 100 ° C, рекомендується звернути увагу на готове напівпрофесійне обладнання. Наприклад, на смартфони із тепловізором Flir One.
Ці пристрої можуть служити мисливцям і мандрівникам-екстремалам, оскільки зручні, мобільні, здатні працювати при температурі від 0 до 45 °C і високій атмосферній вологості. І при цьому вартість такого пристрою не набагато відрізняється від витрат на всілякі саморобки.
Саморобна інфрачервона камера у Ваших руках буде дуже доречною, коли Ви в нічному лісі зустрінете сніжну людину або прибульця з іншої планети. Непогано буде зняти на ІЧ камеру та звичайну реальну цікаву нічну картину. ІК фотоапарат не завадить також, якщо Ви просто вирішили стати приватним детективом.
Таким чином, ІЧ фотоапарат потрібен у багатьох життєвих ситуаціях, тому рекомендується обов'язково його виготовити. Звісно, своїми руками. Якщо Ви виготовите його за запропонованою нами інструкцією (перевіреною на ділі), то він дозволить отримувати знімки досить високої якості в темряві, навіть якщо світло майже повністю відсутнє.
Збираємо матеріали:
- Цифровий фотоапарат типу Olympus FE-47 14MP;
- Світлофільтр кольору Конго Синій (Congo Blue);
- 36 потужних інфрачервоних світлодіодів;
- 3 вуглецевих резистора 5% 220 Ом 0,25 Вт pk / 5;
- макетна плата 276-149A на 371 отвір;
- Акумулятор «Крона» 9 В:
– ізольований роз'єм для акумулятора;
- Корпус з розмірами 4х2х1 "(1" = 1дюйм = 2,54 см);
– болт 1/4-20x1/2", гайка та шайба (в позначенні болта перше число – це діаметр різьблення в дюймах, друге – число витків на 1 дюйм, тобто крок різьблення, третє – довжина стрижня болта у дюймах) .
Приступаємо до виготовлення приладу
Викручуємо гвинти з корпусу фотокамери (з обох боків).
Знімаємо з фотоапарата панелі та корпус. Всі гвинти відкладаємо убік, підписуючи кожен із них, щоб точно знати, який куди вкрутити при складанні.
Потім демонтуємо дисплей.
Продовжуємо розбирання: знімаємо основну плату фотокамери та звільняємо CCD-матрицю та зворотний бік оптики.
Знімаємо інфрачервоний фільтр між ССD-матрицею та лінзою. Ця процедура може відрізнятися у різних моделей фотокамер. Власникам деяких моделей вона може завдати маси клопоту, але для нашої моделі вся проблема вирішується простим струшуванням фотокамери. На фото праворуч окремо зображено ІЧ фільтр.
Тепер із світлофільтру вирізаємо від шести до восьми квадратів за розміром ІЧ фільтра, складаємо їх чаркою і вставляємо в камеру на місце ІЧ фільтра. Збираємо камеру та надягаємо на неї корпус. Для тестування включаємо фотоапарат і переконуємось у тому, що він працює: на дисплеї все видно в інфрачервоному діапазоні.
Фотокамера готова до роботи, далі займаємось блоком підсвічування. Для нього у нас приготовлений корпус 4х2х1". На його кришці розмічаємо крапки для свердління дірок: робимо на рівних відстанях один від одного три рядки відміток. Відстань між сусідніми позначками в рядку робимо однаковими - приблизно по півсантиметра.
Просвердлюємо у зазначених місцях отвори діаметром півсантиметра.
Ще один отвір просвердлюємо на бічній стінці корпусу для кріплення болта: у будь-якому місці бічної стінки посередині висоти. У цей отвір зсередини корпусу вставляємо приготований болт і закріплюємо його за допомогою гайки з шайбою.
Гострими ножицями відрізаємо від сторін макетної плати приблизно півсантиметра. Отримуємо довгу вузьку смугу.
Маємо всі світлодіоди на макетній платі так, щоб їх катоди та аноди вишикувалися в окремі ряди, а самі світлодіоди точно потрапляли в просвердлені для них отвори на кришці корпусу.
Після цього вставляємо світлодіоди у відповідні отвори на кришці блоку зсередини і перевертаємо всю конструкцію.
Згинаємо перший ряд світлодіодних ніжок у якомусь одному напрямку і споюємо їх разом по одній лінії. Те ж робимо з усіма іншими рядами світлодіодів. Після цього з'єднуємо три ряди анодів (на фото вони з'єднані чорним проводом).
До всіх трьох рядів катодів припаюємо по резистори. Вільні контакти цих резисторів разом припаюємо до червоного дроту роз'єму для акумулятора. Другий (чорний) провід від акумуляторного роз'єму припаюємо до одного з анодів. Підключаємо акумулятор.
Поміщаємо акумулятор усередину корпусу, закриваємо кришку та закручуємо.
Блок підсвічування готовий.
Вкручуємо його в монтажний отвір на нижній стінці камери.
Наша саморобна інфрачервона камера готова, можна вирушати на полювання у темну ніч за сенсаційними знімками.
На закінчення відзначимо ще, що ІЧ камера може бути застосована для дистанційного виявлення напідпитку людини. На сайті future24 повідомляється, що грецькі дослідники розробили методики, які дозволяють відрізнити тверезу людину від випившого за результатами аналізу знімка його обличчя ІЧ камерою. За однією з методик аналізуються температурні коливання: у людини, що випила, ділянки обличчя навколо рота і носа зазвичай тепліше, ніж інші частини обличчя.
Передбачається, що ці методики можуть знайти застосування в розважальних центрах, аеропортах та інших місцях, де присутність нетверезих осіб є небажаною.
Не менш цікаві статті
Можна розділити на сім сегментів випромінювання - промені видиме світло, радіохвилі, мікрохвилі, і видиме світло. Око людини здатне сприйняти лише «видиме випромінювання». В нас це прийнято називати світлом. Його надзвичайно яскравим прикладом може бути веселка, де дуже звичайний білий колір розкладено певні сегменти. Чи то річ інфрачервона камера.
Відкрили ще на початку 19-го століття. Воно представляє
Собою випромінювання електромагнітне, що займає спектральний діапазон, що пролягає в межі між червоним світлом, яке ми можемо побачити і короткохвильовим випромінюванням. На сьогоднішній день все частіше виготовляється інфрачервона камера своїми руками. Інфрачервоне випромінювання можна розділити на три діапазони:
- Довгохвильове.
- Середньохвильове.
- Короткохвильове.
Штучними джерелами подібних хвиль можуть бути лампи розжарювання, керамічні чи металеві плити, газові пальники, спіралі тощо. В даний час інфрачервона камера широко застосовується в різних областях нашої
Повсякденному житті. Це і косметологія, і електроніка, і медицина, харчова промисловість. З інфрачервоного випромінювання виконують безліч сторонніх приладів - детектори валют, дистанційні управління, обігрівачі і прожектори.
Перспективний та актуальний напрямок застосування теплової енергії даних хвиль - сушіння та стерилізація всіляких продуктів та матеріалів. камера допомагає підсушувати та дезінфікувати лакофарбові матеріали та харчові продукти. У промисловості в основному застосовують три методи сушіння:
- Терморадіаційний спосіб (використовується інфрачервоне випромінювання).
- Конвективний метод (з використанням гарячого повітря).
- Комбінований.
Інфрачервона камера допомагає в роботі з будь-яким типом емалей та фарб, включаючи розчинні у воді та акрилові. У процесі такого сушіння матеріали лакофарбові переходять зі стану рідкого в тверде, хіміки це називають затвердінням. Під час сушіння в конвективній камері спочатку підсихає і нагрівається верхній шар покриття, згодом перешкоджає виходу розчинника.
Для того щоб грамотно вибрати пристрій інфрачервоної сушіння, необхідно звернути увагу на безліч факторів, які можуть вплинути на процес. Насамперед це максимально можливе нагрівання, яке може допустити інфрачервона камера. Крім цього - максимальне нагрівання підкладки того чи іншого матеріалу, потужність, яку має джерело енергії, а також масу і розмір виробу, що піддається сушінню.
Крім іншого не варто забувати про те, що час сушіння безпосередньо залежить від кольору, який має фарба і її склад. Це пов'язано з тим, що у різних матеріалів здатність, що відображає, може відрізнятися. Світлі тони фарби промені не поглинають і відбивають лише частину з них, саме тому на їхнє висихання потрібно трохи більше часу. У той же час фарби "металік" можуть цей ефект посилити. У них присутні частинки алюмінію, що відбивають промені подібно до дзеркала. Фарби темні сохнуть значно швидше.
У сучасному світі важко буде відшукати людину (за винятком, можливо, лише дітей до 7-8-річного віку), які ніколи не чули про тепловізори. Щоправда, що хоч раз тримали справжній прилад у руках, набереться не так багато. І, тим не менш, на світі існують люди, які не тільки мають тепловізори, але й змайстрували їх самостійно з підручних матеріалів.
Чи можливо зробити тепловізор своїми руками?
Така необхідність ставати новими Кулібінами в нашій країні пов'язана з дуже високою вартістю професійних пристроїв. У разі складання за принципом «зроби сам» ціна саморобного тепловізора падає навіть не в рази, а на порядки. Незважаючи на досить складний принцип роботи, складання апарату в домашніх умовах можливе, а абсолютна більшість необхідних датчиків (наприклад, популярний MLX90614ESF) можна легко купити на інтернет-майданчиках типу e-bay. Фактично, головною складністю є оптика, необхідна чіткого конфігурування зображення на приймальному моніторі. Причому спеціалізована оптика, що використовує у складі рідкісноземельні елементи (найчастіше германій) - і ось її без унікальних технічних навичок і глибоких знань фізики виготовити в квартирі малореально.
Дія тепловізора на полюванні
Однак, просте рішення для цього є – і полягає воно у використанні готових оптичних систем з будь-якого пристрою, в якому вони є (цифрових фотоапаратів, web та звичайних відеокамер тощо).
Необхідність на полюванні
Тепловізор - прилад багатофункціональний, але, крім використання як стаціонарного обладнання (для контролю різних промислових техпроцесів), найбільш корисна його портативна та переносна версія. Повною мірою відноситься сказане і до застосування приладу на полюванні - причому бажаним є конструкція апарата у вигляді удароміцного та легкого моноблоку, що забезпечує високу дальність видимості (на професійних моделях становить 1,5 км і має рівень захисту понад IP54). Якщо апарат буде зібраний на цифровій, а не аналоговій оптиці (що важко дозволяє відрізнити гаряче багаття від холодного снігу на відстані вже 100 метрів), мисливець отримає можливість знайти звіра або птицю в найнесприятливіших для звичайного людського зору умовах. До таких можна віднести і темну пору доби, і густий туман, і дощ, і навіть зарості, що маскують тварин, що застигли і не рухаються з місця.
Для тепловізора ж випромінювання тіла теплокровних ссавців або птахів на моніторі виглядатиме яскравою плямою, що просто не дозволить видобутку залишитись непоміченою.
Принцип роботи
Принцип дії тепловізорів заснований на законі фізики, згідно з яким будь-яке нагріте тіло випромінює в простір інтенсивніше інфрачервоне випромінювання (ІЧ), чим гаряча температура предмета – у тому числі і тіло теплокровної тварини. Таке випромінювання уловлюється нашим приладом і перетворюється на картинку на моніторі, зручну для людського сприйняття. Різниця в температурі ІЧ-випромінювання передається різними кольорами, звичними для нас за традиційним, видимим випромінюванням. Від темно-фіолетового та синього для найбільш холодних тіл – до помаранчевого та яскраво-червоного гарячих.
Здійснюється цей процес прийому-передачі зображення у 3 етапи:
- уловлювання ІЧ-оптикою теплового випромінювання;
- цифрове розподілення його за величинами температур;
- побудова термографічної картинки – імітації так званої теплової карти об'єкта (щось схожою зі звичним показом температур на картах метеорологічних прогнозів погоди).
Слід зазначити, що з людської швидкості реакції всі ці дії здійснюються сутнісно миттєво.
Звичайно, зібраний самостійно тепловізор якості картинки та ефективної дальності професійного апарату не дасть. Але для мисливця, який бажає засікти хоча б просто безформну теплову пляму звіра, що причаївся, у пристрої високої чіткості вартістю в 5, 10, а іноді і в 20 тисяч доларів, по суті, немає необхідності.
Як діє тепловізор – зображення
Ми готові запропонувати вам три практичні варіанти складання аматорського тепловізора - а який з них вибрати, вирішувати залишається самому мисливцеві.
Тепловізор з фотоапарата
Цей метод створення тепловізора найбільш простий і недорогий - оскільки вимагає мінімального втручання в конструкцію цифровика і таких невисоких витрат. Заснований на тому простому фізичному факті, що цифрові апарати на вході фіксують ІЧ-випромінювання так само, як і звичайне. Але, оскільки в звичайних умовах теплова частина спектру фотографу не потрібна, перед приймальною матрицею виробниками встановлюється спеціальний фільтр, що відображає ІЧ-промені (так званий hot mirror, або теплове дзеркало).
Виготовлення саморобного тепловізора з фотоапарата
Таким чином, перетворення цифровика на тепловізор по суті полягатиме лише в заміні одного знятого фільтра (інфрачервоного) на інший (для звичайного світла). Причому практично навіть друге дію, у принципі, можна здійснювати.
Пристрій зweb-камери
Цей варіант також можливий – але найбільш трудомісткий і відносно дорогий, оскільки потребує додаткових витрат приблизно $150. До того ж, ефективно отриманий прилад на сервоприводах здатний буде засікти лише нерухомий предмет з тепловим випромінюванням.
Особливості складання тепловізора з веб-камери на фото
Для збирання знадобиться:
- спеціальна плата передачі зображення на ПК Arduino, що встановлюється батарейний відсік;
- один малий серводвигун для переміщення вертикаллю, що кріпиться спереду від плати скотчем або суперклеєм;
- другий великий серводвигун, що розміщується в поворотному по горизонталі пристрої та служить основою для закріплення на ньому всієї конструкції;
- температурний датчик MLX90614, що підключається до плати Arduino згідно зі схемою;
- аналогічно підключається лазерна указка (що вказує поточний напрямок сканування);
- сама "вебка", точно зорієнтована з указкою та тепловим датчиком.
Дана конструкція і працюватиме як тепловізор з цілепоказником (правда, доведеться окремо завантажити та встановити ще й софт для Arduino – доступний в інтернеті та невеликий за розміром – близько 7Мб разом з інструкцією зі встановлення скетчів та бібліотек).
Тепловізор із відеокамери
По суті, технічно метод є копією варіанта з фотоапаратом – хіба що корпус такого тепловізора вийде зручнішим, а якість зображення – вищої чіткості (щоправда, знадобиться відеокамера з інфрачервоним підсвічуванням).
Інші варіанти
Цілком реальним (і найбільш комфортним для всіх, хто не особливо товаришує з паяльниками, викрутками та технічною літературою) є і варіант із використанням звичайнісіньких смартфонів, наділених можливостями тепловізора Flir One.
Для мандрівників та мисливців екран такого смартфона (при активації відповідного режиму) нічим не поступатиметься за якістю картинки найпростішим професійним тепловізорам. А також мати можливість працювати під дощем і візуалізувати будь-яке ІЧ-випромінювання в межах від 0 до 100°С. Хоча й не дозволить, зрозуміло, щось розрізнити на відстані близько кілометра. Але - будучи при цьому приблизно в 10 разів дешевшим! І нічого не стоячи (щодо додаткових витрат) тим, хто просто вирішить оновити мобільний телефон на таку модель.
Відео: термосканер своїми руками
Насамкінець можна сказати, що ряд сучасних стандартних гаджетів цілком дозволяють перетворити себе в тепловізори – після внесення мінімальних змін у конструкцію. І в результаті, не вимагаючи величезних додаткових вкладень, значно розширюють тимчасові та погодні рамки умов, за яких за допомогою навіть саморобних тепловізорів можна засікти бажаний видобуток. Хоча при нічному керуванні використання таких саморобних пристроїв як прилад нічного бачення автомобілях все ж таки не рекомендується (а створених на основі веб-камер – забороняється).
Читати ще