دوربین حرارتی IR: 16 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

آیا تا به حال یک فیلم علمی تخیلی یا اکشن تماشا کرده اید ، جایی که شخصیت ها وارد یک اتاق سیاه و سفید می شوند و "دید حرارتی" خود را تغییر می دهند؟ یا تا به حال بازی Metroid Prime را انجام داده اید و محافظ حرارتی شخصیت اصلی را به خاطر دارید؟

خوب من هر دوی این کارها را انجام داده ام و فکر می کنم بسیار مرتب است. نور مرئی راهی عالی برای استفاده از چشم برای دیدن جهان پیرامون ما است ، اما برخی از نواقص در تکرار تکاملی کنونی کره چشم عدسی وجود دارد ، یعنی اینکه بدون وجود نور مرئی به سیستم ما کار نمی کند. به همچنین می تواند منعکس کننده عجیب باشد و تصویر گرفته شده توسط آن را مخدوش کند.

دوربین های حرارتی این مشکلات را ندارند ، آنها طول موج های مادون قرمز نور را که به طور طبیعی توسط هر بدن گرم ساطع می شود ، تشخیص می دهند. این بدان معناست که آنها در تاریکی کار می کنند و در واقع به اندازه طول موجهای نور مرئی از سطوح منعکس نمی شوند. این امر به آنها کمک می کند تا در غیاب منبع نور مرئی برای تشخیص اجسام گرم از آنها استفاده کنند ، همچنین می توان از آنها برای ردیابی دقیق تر سینماتیک بدن گرم در حرکت نسبت به دوربین معمولی استفاده کرد.

ما تصمیم گرفتیم که یک دوربین حرارتی بسازیم زیرا فکر می کردیم که این یک توسعه دقیق برای تبدیل ورودی IR به یک نمایش بصری است. در نهایت ما از یک آرایه کوچک از حسگرهای IR به نام Grid Eye AMG8833 و یک کامپیوتر کوچک به نام Raspberry Pi استفاده کردیم که قادر است تنها ورودی 8x8 AMG8833 را به خروجی 32x32 گسترش دهد ، که وضوح مناسبی را برای تصویر فراهم می کند. صفحه تولید می کند

ما می توانیم کمی دوربین حرارتی بسازیم ، از این دوربین برای تحت تأثیر قرار دادن دوستان خود یا تسلط بر نوعی بازی داخلی که در تاریکی اجرا می شود استفاده کنیم ، اگرچه شما باید منبع تغذیه قابل حمل کافی برای اجرای Pi را پیدا کنید.

مرحله 1: آماده سازی و ایمنی

قبل از شروع ، باید بدانید:

اشعه مادون قرمز یا IR نوعی نور است که به دلیل انرژی حرارتی از یک جسم ساطع می شود. سنسور IR می تواند این تابش را تشخیص دهد و سپس به برنامه هایی برای پردازش سیگنال و نمایش تصویر نیاز دارد.

این وب سایت نرم افزار قالب بندی کارت SD را ارائه می دهد:

www.sdcard.org/downloads/formatter_4/index…

این وب سایت سیستم عامل NOOBS را برای اجرای Raspberry Pi ارائه می دهد:

www.raspberrypi.org/downloads/noobs/

اطلاعات بیشتر در مورد سنسور IR AMG8833 را می توانید در اینجا پیدا کنید:

learn.adafruit.com/adafruit-amg8833-8x8-thermal-camera-sensor

ایمنی: توصیه می شود قبل از اتصال رزبری پای مدار را وصل کنید. ما همچنین توصیه می کنیم که مجموعه را در محفظه ای محفوظ نگه دارید تا از سخت افزار در برابر جریانات سرگردان ، ضربه ها و مایعات محافظت شود. در نهایت ، USB را خاموش نکنید تا رزبری پای خاموش شود ، زیرا این می تواند به دستگاه آسیب برساند. در عوض ، از دستور "خاموش کن" استفاده کنید.

مرحله 2: همه اجزا و ابزارهای لازم را جمع آوری کنید

مطمئن شوید که همه اجزای زیر را دارید:

-2.8 اینچ صفحه نمایش لمسی PiTFT (https://www.adafruit.com/product/1983)

سنسور دوربین حرارتی Adafruit AMG8833 8x8 (https://www.adafruit.com/product/3538)

-Pi T-Cobbler+ و کابل روبان 40 پین (https://www.adafruit.com/product/2028)

-تزمیری Pi 3 B+ (https://www.adafruit.com/product/3775)

-4 سیم جهنده زن/زن

-کارت و آداپتور MicroSD (https://www.amazon.com/Samsung-MicroSD-Adapter-MB…)

همچنین مطمئن شوید که همه ابزارهای زیر را برای مونتاژ و قالب بندی دارید:

-کامپیوتر با دسترسی به اینترنت

-کابل USB مینی

-کیبورد

-موس

مرحله 3: PiTFT را به Cobbler وصل کنید

از کابل روبان 40 پین برای اتصال پایه 40 پین PiTFT مردانه به پایه 40 پین Cobbler استفاده کنید. توجه: سیم سفید روی روبان 40 پین باید مطابق عکس قرار گیرد.

مرحله 4: نمایش PiTFT را به رزبری پای وصل کنید

نمایشگر PiTFT را مستقیماً به رزبری پای وصل کنید و کانکتور زن 40 پینی را روی PiTFT و پایه نر را روی رزبری پای قرار دهید.

مرحله 5: سنسور دوربین حرارتی 8x8 را به کفپوش وصل کنید

از چهار سیم جهنده زن/زن برای اتصال سنسور دوربین حرارتی 8x8 به کفش استفاده کنید.

Vin در Cobbler به 5V متصل می شود و بقیه پین ها با برچسب های مشابهی بین هر پین در دوربین حرارتی و روی Cobbler مطابقت دارند. پین های "3Vo" و "INT" روی دوربین حرارتی بدون اتصال به یکدیگر باقی می مانند.

مدار تمام شده در بالا نشان داده شده است.

مرحله 6: فرمت کارت حافظه SD را بارگیری کنید

سایت https://www.sdcard.org/downloads/formatter_4/index.html را باز کنید و قالب کارت SD را با استفاده از فایل مناسب برای رایانه خود بارگیری کنید.

مرحله 7: کارت SD را فرمت کنید

برنامه SD Card Downloader را در رایانه خود باز کنید و کارت را انتخاب کنید ، سپس "Overwrite format" را انتخاب کرده و برنامه را اجرا کنید. این کار کارت SD را به چیزی به نام Fat32 تقسیم می کند ، که برای قرار دادن سیستم عامل روی کارت مورد نیاز است.

مرحله 8: Noobs را بارگیری کنید

به https://www.raspberrypi.org/downloads/noobs/ بروید و فایل زیپ نرم افزار Noobs را بارگیری کنید.

پوشه zip را از بارگیری های خود باز کرده و بر روی extract کلیک کنید. نام "Noobs" را به انتهای نام مقصد اضافه کنید تا یک پوشه جدید در پرونده های استخراج شده ایجاد شود.

مرحله 9: دریافت سیستم عامل روی رزبری پای

فایلهای استخراج شده را از پوشه Noobs در کارت SD فرمت شده کپی کنید. کارت SD را خارج کرده و داخل Raspberry Pi قرار دهید. Pi را از طریق HDMI به مانیتور وصل کرده و سپس Pi را با اتصال به کامپیوتر از طریق USB تغذیه کنید. شما همچنین می خواهید آن را به موس و صفحه کلید متصل کنید. دستورالعمل بوت را دنبال کنید و "Raspbian OS" را نصب کنید. حتماً زبان صفحه کلید "انگلیسی انگلیسی" را انتخاب کنید. این سیستم عامل را روی رزبری پای قرار می دهد و صفحه دسکتاپ را باز می کند.

مرحله 10: PiTFT را تنظیم کنید

اتصالات اینترنت را باز کنید و اطمینان حاصل کنید که Pi به اینترنت دسترسی دارد.

دکمه ترمینال را در نوار بالای میز کار باز کنید و کد زیر را وارد کنید:

سی دی

wget

chmod +x adafruit-pitft.sh

sudo./adafruit-pitft.sh

سپس وقتی برنامه اجرا می شود ، برای چیزی که می خواهیم نوع 1 را وارد کنید ، سپس برای اولین پرس و جو ، 1 را وارد کنید و دوباره برای مورد دوم وارد کنید.

نکته عیب یابی: اگر با خطایی مبنی بر گم شدن فایل ها مواجه شدید ، مرحله بعدی را ببینید و سپس به این مرحله بازگردید و با "sudo./adafruit-pitft.sh" شروع کنید.

وقتی از شما س askedال می شود که آیا می خواهید کنسول بر روی صفحه نمایش pitft ظاهر شود ، "y" را تایپ کرده و سپس Enter را بزنید.

سپس هنگام درخواست راه اندازی مجدد "y" را تایپ کنید.

مرحله 11: اگر در راه اندازی PiTFT با خطایی روبرو می شوید…

NOOBS به احتمال زیاد چند فایل سیستم را که برای اجرای نرم افزار pitft ضروری هستند از دست داده است ، اگر در مرحله آخر خطایی دریافت کردید ، این دستورالعمل ها برای اصلاح خطا هستند. مسئله این است که باید فایلهای اضافی در یک مخزن خاص وجود داشته باشد ، با تایپ کردن دستور زیر مخزن را باز کنید:

sudo nano /etc/apt/sources.list

با این کار یک ویرایشگر ترمینال برای این مخزن باز می شود و شما می توانید فایل ها را با درج خطوط اضافی در اینجا اضافه کنید. خطاهای اضافی در واقع توسط پیغام خطا از جمله منبع فایلها به شما داده می شود ، این خطی بود که من باید آن را تایپ می کردم تا فایل های گم شده ام را دریافت کنم:

deb https://mirrordirector.raspbian.org/raspbian stretch main firmware rip غیر رایگان سیستم عامل

برای ذخیره این تغییر ، کلید کلید ctrl+O برای "Write Out" است ، سپس ctrl+T سپس برای پیدا کردن فایل وارد کنید ، سپس فایل اصلی را در پوشه مناسب بازنویسی کنید. توجه داشته باشید ، "فایل مناسب" نام فایلی است که باز کرده اید ، معروف به "/etc/apt/sources.list" مطمئن شوید که نسخه.d فایل را انتخاب نکنید. سپس یکبار پنجره را که ذخیره شد ببندید.

به مرحله قبل بازگردید تا مراحل تنظیم گودال را به پایان برسانید.

مرحله 12: Pi را به روز کنید و نرم افزارهای لازم را تهیه کنید

در این مرحله ، PiTFT کنسول شما خواهد بود.

نکته عیب یابی: اگر فقط در استفاده از کنسول PiTFT با مشکل مواجه هستید ، می توانید دستور startx را تایپ کنید تا دوباره دسکتاپ کامل باز شود.

برای به روزرسانی Pi ، این دستور را وارد کنید:

sudo apt-get update

پس از به روزرسانی Pi ، ما نرم افزار استفاده از AMG8833 را نصب می کنیم. دستورات زیر را وارد کنید:

sudo apt-get install -y build-important python-pip python-dev python-smbus git

git clone

سی دی Adafruit_Python_GPIO

sudo python setup.py install

sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame

sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

مرحله 13: گذرگاه I2C را فعال کنید تا بتوانید با AMG8833 ارتباط برقرار کنید

برای فعال کردن گذرگاه I2C ، باید پیکربندی Pi را تغییر دهیم.

نوع:

sudo raspi-config

سپس از کلیدهای جهت دار برای رفتن به گزینه پنجم به عنوان "Interfacing Option" استفاده کنید و Enter را بزنید.

به P5 "I2C" بروید و Enter را بزنید.

I2C را با زدن enter در گزینه "Yes" پرس و جوی فعال فعال کنید.

وقتی می گوید فعال شده است Enter را بزنید.

برای حرکت به "finish" از کلیدهای جهت دار راست و چپ استفاده کنید و سپس Enter را فشار دهید تا از پیکربندی خارج شوید. پنجره

مرحله 14: بررسی کنید که سنسور توسط I2C متصل و شناسایی شده است

برای تأیید این مورد قبل از ادامه کار ، دستور زیر را وارد کنید:

sudo i2cdetect -y 1

اگر آرایه ای با خط تیره به جز 69 در ردیف پایین ستون 9 ظاهر شود ، سیستم شما به درستی کار می کند.

مرحله 15: از دوربین استفاده کنید

برای راه اندازی دوربین ، دستورات زیر را وارد کنید:

نکته عیب یابی: برای این مرحله ، Pi از یک صفحه کلید انگلیسی استفاده می کند که از Shift+\ برای تایپ "~" استفاده می کند (جلو باز کردن کلید بین فاصله عقب و وارد کردن روی صفحه کلید است)

سی دی ~/

git clone

سی دی Adafruit_AMG88xx_python/نمونه

sudo python thermal_cam.py

با این کار پنجره دوربین باز می شود. شما در حال حاضر یک دوربین حرارتی کاربردی دارید ، با خیال راحت آن را به مواردی نشان دهید.

همچنین از آنجا که ما فقط از pitft به عنوان صفحه نمایش استفاده می کنیم ، برای بازگشت به پنجره ترمینال فرمان ، باید برق را به طور فیزیکی به AMG8833 قطع کنید. پس از بازگشت به پنجره فرمان ، اگر می خواهید Pi را خاموش کنید ، عبارت زیر را وارد کنید:

خاموش کن

نکته ایمنی: قبل از اتمام مراحل خاموش شدن Pi را از برق جدا نکنید ، این می تواند به کارت SD آسیب برساند.

مرحله 16: ایده بیشتر: ویرایش کد برای تغییر محدوده دمای نمایش داده شده

اگر می خواهید محدوده ای را که کد نمونه در ابتدا داشت تنظیم کنید ، برق را به سنسور حرارتی وصل کرده و این دستور را وارد کنید:

sudo nano thermal_cam.py

با این کار ویرایشگر کد باز می شود. به محدوده دما بروید و به دلخواه تنظیم کنید. توجه داشته باشید که آنها در درجه سانتیگراد هستند.

کد ویرایش شده را بنویسید و به عنوان یک فایل جدید ذخیره کنید یا مثال اصلی را رونویسی کنید.

راه دیگر (مسلماً آسانتر) برای انجام این کار این است که فقط Pi را به مانیتور با HDMI و فرمان متصل کنید:

startx

با این کار صفحه اصلی بوت می شود و سپس می توانید وارد فایل ها شده و در ویرایشگر پایتون را باز کنید therm_cam.py و آن را تغییر دهید و در آنجا ذخیره کنید.