DIY 热像仪：如何打造更便宜的

您是否正在寻找一种在冬季捕捉热信号但买不起任何商用热像仪的方法？如果是，您需要的是一台 DIY 热像仪。

制作热像仪并不像看起来那么难。事实上，这个过程涉及激活相机传感器看到红外光的能力。

DIY 热像仪比最便宜的热像仪便宜得多，后者的成本高达 200 美元。

因此，在本文中，您将学习如何构建一个简单的 DIY 热像仪，操作流畅，并向您展示这些专业相机的工作原理。

如果你也想了解更多关于热像仪电路的知识，这篇文章适合你。

DIY 热像仪

普通热像仪是一种昂贵的设备。如果你想租，一天要花五十美元。但是，您可以制造更实惠的热像仪。

简而言之，可以将任何数码相机转换为热像仪。为什么？因为这些摄像头内置有CCD传感器，可以捕捉红外光谱。

带有热成像的手机摄像头

但由于长时间暴露在红外光下可能会损坏传感器，因此大多数制造商使用红外阻挡滤光片来禁用此功能。不过，去掉相机镜头上的红外滤光片，可以让你看到红外线的美丽。

本文将使用分辨率为 24 x 32 或 768 像素的 MLX90640 热像仪用于我们的 DIY 热像仪。我们还将 MLX90640 和 Raspberry Pi SBC 配对，使其能够以相当高的分辨率记录温度图。

我们还将使用 Python 来激励 RPI 产生一定的限制。然后，我们可以正确定位 MLX90640，以提供分辨率为 320 x 240 的热像仪。

如果您希望 DIY 热像仪在您四处走动时正常工作，您需要一种方法来显示相机的实时输出和一些电池以保持其运行。最好的部分是您还可以将这款 DIY 热像仪用作安全摄像头，因为它的分辨率足够高，可以捕捉到高质量的图像。

工作原理

热像仪只能捕捉人眼不可见的任何物体的红外区域。有趣的是，大多数东西都可以产生红外能量，也可以称为热特征。因此，热像仪可以检测和测量物体的红外能量。

此外，相机还将其检测和测量的红外数据转换为电子图像。电子图像显示您正在测量的物体的表面温度。热像仪还包含将红外能量收集到特殊探测器芯片或传感器阵列上的光学系统。

热成像

此外，传感器阵列以网格形式容纳数千个探测器像素。这是最好的部分。传感器阵列上的每个像素都会检测到聚焦在其上的红外能量并产生匹配的电子信号。

然后相机处理器计算每个像素的信号并创建一个显示温度的彩色图。此外，每个温度值都有不同的颜色。最后，生成的颜色矩阵会移动到相机的内存中，并显示被测物体的热图像。

大多数热像仪都配备标准相机，可自动捕捉可见光并创建标准数字图像。当您混合这些图像时，您可以轻松检测热图像中的问题区域，并将它们与您正在检查的实际区域和设备相匹配。

需要的组件

自制热像仪需要两个组件，包括：

• 树莓派 4 计算机
• MLX90640 热像仪

虽然这两个组件的价格可能会根据您购买的地点而有所不同，但该项目的成本不应超过 150 美元。

步骤

以下是构建此项目需要遵循的步骤：

第 1 步：接线

首先，您需要将 MLX90640 连接到您的 Raspberry Pi。查看下图，了解如何连接组件。

此外，Raspberry Pi 和 MLX90640 使用 I2C 协议进行通信。此 I2C 协议需要 Pi 的硬件引脚五或三个（SDA 或 SCL）才能工作。

接线图

第 2 步：使用 MLX90640 设置您的树莓派  

您需要 Adafruit 库来对 MLX90640 的分线板进行编程。因此，在您的 Raspberry Pi 终端上输入以下代码，以检查您是否可以在 Python 中可视化 MLX90640 的传感器：

如果您也这样做会有所帮助；使用以下命令：

使用以下命令：另外，使用以下命令检查您是否启用了 I2C：

该命令应该在 RPi 上启动引导文件。打开后，导航到 dtparam=i2c_arm=on 并确保未禁用取消注释。启用 I2C 后，使用以下命令重启 RPi：

如果所有接线都正确，您可以检查 I2C 端口以查看 RPI 是否在重新启动后注册您的 MLX90640。

您应该在终端上得到以下结果：

命令结果

如果您在终端机上看到数字 33，您就可以走了。这是因为 MLX90640 的 I2P 地址是 0x33。但是，请务必在 MLX90640 数据表中确认这一点。

现在，您的 Raspberry Pi 应该能够读取 MLX90640 的分线板。但是，由于您使用的是 Adafruit 库，因此您需要安装一些其他库。以下命令可以帮助您：

接下来，您可以安装 Python IDLE（集成开发和学习环境），但这不是必需的步骤。但是，您可以使用以下代码安装 IDLE：

最后，打开 IDLE 并尝试使用以下测试代码从 Adafruit 导入您的 MLX90640 库：

测试代码

上面的代码结果应该是 MLX90640 读取的平均温度的打印。如果您在读取 ​​MLX90640 时遇到任何刷新率错误，请不要惊慌。

您可以通过提高 RPi 上 I2C 设备的速率来解决此问题。因此，您需要使用以下命令对“config.txt”文件进行一些调整：

移动到未注释的“dtparam=i2c_arm=on”部分并添加以下行以将 I2C 的速度提高到 1Mbit/s：“i2c_arm_baudrate=1000000”。

第 3 步：可视化 MLX90640 实时热像仪

在使用 Python 时，有多种方法可以可视化 MLX90640 的输出。其中之一是“imshow”，它允许您查看任何图像。

下面是使用 Python 中的 imshow 实现 MLX90640 可视化的简单实现：

可视化代码

第 4 步：对 MLX90640 进行插值

上面的可视化代码只是从 MLX90640 热阵列获取显示的一种快速而直接的方法。您必须提高热像仪的分辨率和最后一步的正常绘图速度。

首先，您需要 Python 库中的“ndimage”工具箱来激活缩放功能。使用此命令，您可以将相机的 24×32 输出插值到 240×320。然后，将命令添加到上面的可视化代码中：

接下来，您需要在“matplotlib”中启用“blitting”方法来获取插值图像的更新帧速率。这是您需要的代码：

Blitting 代码

四舍五入

便宜的 DIY 红外热像仪是一种无需掏空口袋即可捕捉红外图像的好方法。创建后，您可以使用热像仪快速调查任何温差。

您还可以构建一个热传感器，以高分辨率图像显示温度。虽然 DIY 热像仪的分辨率无法与商业版本相比，但它足以检测您所在区域或物体的热泄漏或温度变化。

你有任何问题吗？请务必与我们联系，我们很乐意回复您并进一步帮助您。