מצלמה תרמית חסכונית: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

• פיתחתי מכשיר שניתן לחבר אותו למזל"ט ויכול להזרים בשידור חי מסגרת מעורבת העשויה מהתמונה התרמוגרפית המציגה קרינה תרמית וצילום רגיל עם אור נראה.
• הפלטפורמה מורכבת ממחשב קטן בעל לוח אחד, חיישן מצלמה תרמית ומודול מצלמה רגיל.
• מטרתו של פרויקט זה היא לבחון את האפשרויות של פלטפורמת הדמיה תרמית בעלות נמוכה לאיתור נזקים בפאנל סולארי המתאפיינת בחתימות חום.

אספקה

• פטל פי 3B+
• עין רשת רשת Panasonic AMG8833
• מצלמת פי V2
• מחשב נייד עם מציג VNC

שלב 1: פיתוח PCB

• לוח ה- PCB לחיישן עין רשת Panasonic יכול להיות מתוכנן בעזרת Auto-desk EAGLE.
• קובץ.brd מפותח בדומה למודול Adafruit AMG8833 עם שינויים קלים
• לאחר מכן ניתן להדפיס את הלוח עם יצרני הלוח והשתמשתי ב- pcbway.com, שם ההזמנה הראשונה שלי הייתה ללא תשלום.
• גיליתי שהלחמת PCB שונה בתכלית מההלחמה שהכרתי מכיוון שהיא כלולה התקנים רכובים על פני השטח, אז הלכתי ליצרן PCB אחר וקיבלתי הלחמה של ה- PCB עם החיישן.

שלב 2: פיתוח תוכנה

• הקוד כתוב ב- Thonny, סביבת פיתוח משולבת של פייתון.
• ההליך מאחורי הפרויקט היה חיבור מצלמת ה- pi והתקנת תוכנות נלוות.
• השלב הבא היה לחבר את החיישן התרמי לתיקוני סיכות GPIO ולהתקין את ספריית Adafruit לשימוש החיישן.
• ספריית Adafruit הכילה תסריט לקריאת החיישן ומיפוי הטמפרטורות לצבעים, אולם לא ניתן היה ליישם תמונות נעות שיצרה
• לכן הקוד נכתב לפורמט התומך בעיבוד תמונה, בעיקר לצורך מיזוג שתי מסגרות יחד.

שלב 3: קריאת החיישנים

• כדי לאסוף נתונים מספריית ADAFRUIT המצלמה התרמית נעשה שימוש, מה שמאפשר לשחרר את החיישנים בקלות עם פיקוד קריא פיקסלים (), ליצירת מערך המכיל טמפרטורות בגובה צלזיוס הנמדד מחיישנים נפרדים.
• עבור מצלמת ה- Pi, פקודת הפונקציה picamera.capture () מייצרת תמונה עם פורמט קובץ פלט שצוין
• על מנת להתאים לעיבוד מהיר, רזולוציה נמוכה יותר נקבעה ל- 500 x 500 פיקסלים

שלב 4: הגדרת חיישן תרמי

• ראשית, עלינו להתקין את חבילת ספריית Adafruit וחבילות פייתון
• פתח את שורת הפקודה והפעל: sudo apt-get update שיעדכן אותך Pi
• לאחר מכן הוציא את הפקודה: sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git
• לאחר מכן הפעל: git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_GPIO…. אשר יוריד את חבילת Adafruit ל- Raspberry Pi שלך
• הזז לתוך הספרייה: cd Adafruit_Python_GPIO
• והתקן את ההתקנה על ידי הפעלת הפקודה: sudo python setup.py install
• עכשיו התקן את scipy ו- pygame: sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• לבסוף, התקן את ספריית הצבעים על ידי הוצאת הפקודה: sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

שלב 5: הפעלת ממשק I2C

• הפק את הפקודה: sudo raspi-config
• לחץ על האפשרויות המתקדמות ובחר I2C ולאחר מכן הפעל אותו ובחר סיום
• הפעל מחדש את ה- Pi כדי לאפשר בהצלחה את I2C
• ודא שהפעלת גם ממשקי מצלמה ו- VNC

שלב 6: חיווט החיישן והמצלמה

• עליך לחבר רק 4 סיכות של AMG8833 ל- Pi ולהשאיר את סיכת ה- IR.
• ניתן לחבר אספקת 5V וקרקע לסיכות GPIO 1 ו- 6
• SDA ו- SCL מחוברים לפין 4 ו -5 של ה- Pi.
• התחבר לפטל עם ssh
• הפעלה: sudo i2cdetect -y 1
• אתה אמור לראות את "69" בעמודה ה -9 אם לא, יש בעיה בחיווט החיישן עם פי.
• לבסוף חבר את מצלמת pi v2 לחריץ המצלמה ב- pi פטל

שלב 7: מיפוי חום

• הפק את הפקודה: שיבוט git
• עבור לספרייה Adafruit_AMG88xx_python/דוגמאות
• הפק את הפקודה: sudo python therm_cam.py
• צירפתי להלן את הקוד למיפוי חום AMG8833.

שלב 8: עיבוד תמונה

• מיפוי טמפרטורות

  1. כדי לדמיין את הנתונים התרמיים, ערכי הטמפרטורה ממופים למדרגת צבעים, החל מכחול לאדום עם כל הצבעים האחרים ביניהם
  2. כאשר החיישן מופעל, הטמפרטורה הנמוכה ביותר ממופת ל 0 (כחול) והטמפרטורה הגבוהה ביותר ל- 1023 (אדום)
  3. לכל הטמפרטורות האחרות בין לבין מוקצים ערכים מתואמים בתוך המרווח
  4. פלט החיישן הוא מערך 1 x 64 אשר משתנה לגודל מטריצה.

• שִׁרבּוּב

  1. הרזולוציה של החיישן התרמי נמוכה למדי, 8 x 8 פיקסלים, ולכן משתמשים באינטרפולציה מעוקבת כדי להגדיל את הרזולוציה ל 32 x 32 מה שמביא למטריצה גדולה פי 16
  2. אינטרפולציה פועלת על ידי בניית נקודות נתונים חדשות בין קבוצת נקודות ידועות אולם הדיוק יורד.

• מספרים לתמונות

  1. מספרים הנעים בין 0 ל- 1023 במטריצה 32 x 32 מומרים לקוד עשרוני במודל הצבעים RGB.
  2. מהקוד העשרוני קל ליצור את התמונה באמצעות פונקציה מספריית SciPy

• שינוי גודל עם אנטי כינוי

  1. כדי לשנות את גודל 32 x 32 ל- 500 x 500 על מנת להתאים את הרזולוציה של מצלמת Pi, נעשה שימוש ב- PIL (Python Image Library).
  2. יש לו מסנן נגד כינוי שיחליק את הקצוות בין הפיקסלים בעת הגדלה

• כיסוי תמונה שקוף

  1. התמונה הדיגיטלית ותמונת החום מתמזגים לאחר מכן לתמונה סופית אחת ומוסיפה אותם עם שקיפות של 50% כל אחד.
  2. כאשר תמונות משני חיישנים עם מרחק מקביל ביניהם מתמזגים, הם לא יחפפו לגמרי
  3. לבסוף, אמצעי הטמפרטורה המינימליים והמקסימליים על ידי AMG8833 מוצגים עם טקסט מצופה על המסך

שלב 9: קוד וקבצי PCB

צירפתי להלן את הבדיקה והקוד הסופי לפרויקט

שלב 10: סיכום

• כך נבנתה מצלמה תרמית עם Raspberry Pi ו- AMG8833.
• הסרטון האחרון הוטמע בפוסט זה
• ניתן להבחין כי הטמפרטורה משתנה באופן מיידי כאשר אני מקבל את המצית ליד ההתקנה והלהבה של המצית זוהתה במדויק על ידי החיישן.
• מכאן שניתן לפתח פרויקט נוסף לאיתור חום אצל אנשים הנכנסים לחדר אשר יועיל מאוד במשבר COVID19.