Bouw een doe-het-zelf Thermocam

Het basisidee van mijn goedkope warmtebeeldcamera begon met mijn natuurkundeles in 2010. Onze leraar kocht een enkelpunts infraroodthermometer, ook wel pyrometer genoemd, en vroeg of iemand die later dat jaar voor een wetenschapswedstrijd wilde gebruiken. Een vriend en ik kwamen op het idee om een ​​warmtebeeldscanner te maken met behulp van servomotoren om de infraroodsensor over een groot gebied te verplaatsen.

Ons eerste prototype was niets meer dan een proof of concept; we gebruikten Lego Mindstorms samen met een data-interface voor de sensor op de pc en een geautomatiseerd muis-/toetsenbordscript voor Adobe Photoshop om warmtebeelden met een lage resolutie te maken. Ik heb ons ontwerp voor de wedstrijd van volgend jaar verbeterd (Figuur A), die ik de "Cheap-Thermocam V1" noemde. Het bestond uit een Arduino-microcontroller, twee servomotoren en computersoftware geschreven in Java; de totale materiaalkosten waren slechts ongeveer $ 100.

Figuur A. Foto door Max Ritter

Eerste tenues

In 2011 won ik een speciale prijs en publiceerde ik de software- en hardwareconcepten op internet. De feedback was positief:veel mensen bouwden hun eigen aanpassing van het apparaat (afbeelding B) en anderen toonden interesse om er een te kopen. Dit leidde me medio 2013 tot de tweede versie van het apparaat (Figuur C), die ik online verkocht aan mensen van over de hele wereld. Ik was toen 20, dus dit was een grote stap voor mij. De "Cheap-Thermocam V2" had een klein LCD-scherm, dat kon worden bediend via een roterende encoder en de mogelijkheid had om gegevens op een SD-kaart op te slaan.

Figuur C

Een jaar later voltooide ik mijn werk aan de "Cheap-Thermocam V3 (Figuur D)", die een groot aanraakscherm, een slank ontwerp en een veel snellere microcontroller integreerde. Versies één tot drie gebruikten het oorspronkelijke principe van een beweegbare enkelpunts IR-sensor die een gebied scant. Hoewel dit het voordeel had erg goedkoop te zijn, duurde het ook een paar minuten om één volledig warmtebeeld te maken. Voor veel toepassingen, waaronder bewegende objecten, was deze aanpak niet geschikt, dus ik was op zoek naar een alternatief.

Figuur D

Een nieuwe sensor

Figuur E

In 2014 bracht FLIR hun Lepton-sensor uit (afbeelding E), de eerste goedkope thermische array-sensor op de markt. Ik nam het op in de volgende versie van mijn apparaat, die ik de "DIY-Thermocam V1" noemde. Het was een grote verbetering van het scanprincipe naar realtime thermische beelden met hoge resolutie en het startpunt voor een serieus alternatief voor de oplossingen op de markt van grote bedrijven zoals FLIR of FLUKE.

Versie 2 van de DIY-Thermocam biedt veel verbeteringen, waaronder ondersteuning voor de Lepton 3.0-sensor met een vier keer hogere resolutie, een krachtigere microprocessor, een betere en snellere visuele camera en verwijderbare opslag. Een nieuwe video-uitgangsmodule biedt de mogelijkheid om een ​​video-uitgangssignaal van de gegevens van de Thermocam te streamen.

Een groot voordeel van de Thermocam is de open source software en hardware, zodat u deze naar eigen wens kunt aanpassen of als uitgangspunt kunt nemen voor uw eigen ontwikkelingen op het gebied van warmtebeeldcamera's. De firmware op het apparaat kan worden bediend met een gebruiksvriendelijk aanraakmenu en biedt vele functies, zoals verschillende kleurenschema's, analyse- of opslagmethoden. Voor analyse van de thermische beelden en video's op de pc zijn de onbewerkte bestanden volledig compatibel met een krachtige applicatie genaamd ThermoVision, ontwikkeld door een Duitse programmeur uit Berlijn. Er is ook een Python-applicatie die realtime streaming van de thermische gegevens op de computer biedt en enkele analysefuncties heeft.

Leren geleerd

Er waren onderweg zoveel uitdagingen. In de meeste gevallen kon ik ze oplossen, in andere besloot ik meer onconventionele oplossingen te proberen. Bij het ontwerpen van de behuizing wilde ik bijvoorbeeld eerst een 3D-printer gebruiken om deze te produceren. Het bleek echter dat zelfs de duurdere printers veel handmatige nabewerking nodig hadden. Dit duurde te lang om productief te zijn. Spuitgieten was ook geen echt alternatief, omdat het maken van een matrijs te duur was voor het maken van een klein aantal eenheden. Uiteindelijk besloot ik een behuizing te lasersnijden, een relatief goedkope techniek die geen nabewerking vereist. Ik heb een bedrijf in Duitsland gevonden dat de onderdelen voor mij uit zwart acryl heeft gesneden.

Een ding dat ik heb geleerd, is dat ik het tijdschema voor de release niet te strak moet stellen, omdat er onvermijdelijk veel onverwachte problemen zullen optreden. Een goede vuistregel die ik voor mezelf heb gevonden, is om een ​​schema te maken en het vervolgens te verdubbelen. Als je eerder klaar bent, is dat vaak geen probleem, want je vindt altijd wel iets om te verbeteren.

Alles wat ik nodig had voor dit project heb ik uit bronnen op internet en uit boeken geleerd. Er was bijna niemand die me ermee hielp. Dit was een steil pad, maar ik heb er zoveel van geleerd! Het project vergde veel stappen:het maken van het prototype, het kiezen van de componenten en materialen, het eenvoudig in elkaar zetten van het apparaat, kwaliteitscontroles, wereldwijde levering, marketing en klantcontact, om er maar een paar te noemen. Veel van de dingen die ik deed waren vallen en opstaan, en ik heb in die jaren echt veel fouten gemaakt. Ze hebben echter allemaal bijgedragen aan de schat aan ervaringen die ik vandaag heb, dus het was de moeite waard om ze allemaal te maken. Ik zou zelfs zeggen dat ik meer heb geleerd door aan het Thermocam-project te werken dan van mijn vijf jaar studie. Naar mijn mening boek je de meeste vooruitgang - zowel persoonlijk als technisch - als je zelf aan uitdagingen werkt.

Lees meer informatie…..

Bouw een doe-het-zelf Thermocam