Kamera Termal Apollo Pi 1979: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Detektor gelombang mikro Apollo antik ini sekarang memiliki tujuan baru yang mengkilap sebagai kamera termal, ditenagai oleh Raspberry Pi Zero dengan sensor kamera termal Adafruit yang mengambil suhu, menampilkan hasilnya secara real-time pada layar TFT 1,3 yang cerah.

Ini memiliki mode Preset dan Dinamis - yang pertama warna yang ditampilkan di layar didasarkan pada ambang suhu hard-coded, dan yang kedua rentang warna dapat disesuaikan menggunakan penggeser suhu pada dasbor Adafruit.io. Dasbor juga langsung menampilkan snapshot apa pun yang diunggah oleh perangkat, yang diambil menggunakan tombol jempol asli pada pegangan.

Seluruh sistem ditenagai oleh baterai USB silinder tipis yang tersembunyi di pegangan tangan, yang dapat dengan mudah diisi ulang dengan melepaskan kerucut hidung dan mencolokkan kabel USB.

Hanya tiga skrip Python yang mengontrol logika menu, sensor, dan integrasi Adafruit.io, dengan tampilan yang ditangani oleh PyGame.

Bekerja pada proyek ini benar-benar membantu saya tetap positif selama penguncian, dan dengan waktu ekstra di tangan kami, anak-anak & saya telah menemukan banyak hal menarik di sekitar rumah untuk ditunjukkan!

Lihat Apollo Pi beraksi di video YouTube, jika Anda tidak dapat melihat versi yang disematkan di atas, ada di

Perlengkapan

Monitor Gelombang Mikro Apollo

Raspberry Pi Nol W

Adafruit AMG8833 Kamera Termal Breakout

Adafruit Mini PiTFT 1.3 Layar

Kabel jumper

Cakram Bergetar 3v

Bank daya USB

Langkah 1: Pembongkaran

Saya membeli Monitor Apollo di obral barang bekas musim panas lalu, karena tampilannya yang unik daripada yang lain - yang sama baiknya dengan hari yang lebih baik! Sirkuit di dalamnya tidak lengkap dan semuanya tertutup lem, upaya historis untuk memperbaikinya.

Awalnya akan digunakan untuk memeriksa keberadaan radiasi gelombang mikro, mungkin dalam beberapa jenis pengaturan industri mengingat desainnya dan kelangkaan oven gelombang mikro pada saat itu, meskipun saya tidak dapat mengetahui lebih banyak tentangnya. Satu hal yang saya tahu, itu akan menjadi rumah yang ideal untuk kamera termal.

Segera setelah saya melepaskan "hidung" berbentuk kerucut, sisanya benar-benar hancur, dan meteran analog yang direkatkan serta tombol persegi mudah dilepas. Saya menyimpan tombolnya, itu berfungsi sempurna dan bentuknya sangat aneh, jadi saya harus berjuang untuk memasang pengganti di lubang yang sama.

Langkah 2: Pengkabelan

Sebelum memangkas casing agar semuanya pas, pertama-tama saya ingin memastikan bahwa saya tahu bagaimana bagian-bagiannya akan menyatu, jadi saya mengatur untuk memasang kabel sensor dan layar. Sensor itu sendiri baik-baik saja, hanya empat kabel jumper yang diperlukan untuk menghubungkannya ke Raspberry Pi.

Layarnya sedikit lebih rumit, diagram pinout menunjukkan bahwa saya perlu menghubungkan 13 kabel jumper - jelas itu dirancang untuk duduk langsung di atas Pi jadi saya hanya harus menyalahkan diri saya sendiri. Saya memutuskan untuk menambahkan sepotong header perempuan antara layar dan koneksi Pi, sehingga saya dapat melepas layar dan menghubungkannya dengan mudah. Ini adalah ide bagus, dan saya mengikuti diagram pinout dengan sangat hati-hati untuk memasang header ke Pi.

Selanjutnya saya menyolder beberapa kabel jumper baru ke tombol asli, sehingga dapat dihubungkan ke GPIO dan digunakan untuk menangkap snapshot gambar termal. Terakhir saya menyolder disk bergetar kecil langsung ke pin GPIO, untuk memberikan umpan balik haptic pada penekanan tombol.

Langkah 3: Mod Kasus

Salah satu hal yang membangkitkan Monitor Apollo dari kotak "yang harus saya lakukan" adalah lubang tampilan di bagian atas - ini kira-kira ukuran yang saya butuhkan untuk layar Adafruit kecil. Dengan kasar. Butuh sekitar satu jam dengan file untuk memperluas lubang ke ukuran yang tepat, tapi untungnya saya berhasil tidak menghancurkan kasing dalam prosesnya.

Saya juga memotong bagian dalam yang awalnya menampung baterai PP3, dan memotong beberapa sekat di dalam pegangan untuk memberi ruang bagi baterai, menggunakan alat putar.

Akhirnya saya mengebor beberapa lubang besar sehingga kabel untuk sensor dan kabel pengisian dapat keluar dari "hidung" untuk bergabung dengan sirkuit lainnya.

Langkah 4: Kekuatan

Untuk proyek ini saya memutuskan untuk tidak menggunakan baterai LiPo dan adaptor/pengisi daya, karena ada lebih banyak ruang dalam kasing. Saya memutuskan untuk menggunakan bank daya USB standar. Saya ingin mendapatkan yang silindris tipis, agar pas di dalam pegangan, jadi cari yang termurah dan tertipis yang bisa saya temukan di Amazon. Yang tiba, dengan obor LED murahan dan gaya baterai palsu adalah yang tertipis yang bisa saya temukan, tetapi saat membuka kotaknya saya menyadari bahwa itu masih terlalu tebal untuk muat di pegangannya. Kemudian saya menyadari bahwa itu terlepas - bagian atas terbuka dan baterai telanjang di dalam terlepas, dengan rapi menghemat 3mm yang saya butuhkan untuk memasukkannya ke dalam pegangan, hasil yang luar biasa!

Selanjutnya saya mengambil kabel Micro USB pendek, melepas beberapa isolasi, memotong kabel positif dan disolder dalam tombol pengunci persegi yang indah, sehingga daya dapat dikontrol tanpa harus mencabut baterai. Tombol ini pas dengan apa yang awalnya merupakan penutup baterai, dan sangat cocok dengan yang asli di bagian atas kasing. Sekarang saya tahu semuanya akan cocok, inilah saatnya untuk membuat semuanya bekerja!

Langkah 5: Pengaturan Perangkat Lunak Kamera Termal

Sensor termal itu sendiri adalah Adafruit AMG8833IR Thermal Camera Breakout, yang menggunakan array sensor 8x8 untuk membuat gambar panas. Ia bekerja dengan Arduino dan Raspberry Pi, tetapi keuntungan terbesar menggunakan Pi adalah perangkat lunak dapat menggunakan modul scipy python untuk melakukan interpolasi bicubic pada data yang diambil, sehingga terlihat seperti gambar 32x32, rapi!

Menyiapkan sensor cukup mudah, tetapi ada beberapa rintangan yang harus dilewati, inilah yang berhasil bagi saya:

Aktifkan I2C dan SPI di Raspberry Pi (Konfigurasi Raspberry Pi > Antarmuka)

Instal perpustakaan Blinka CircuitPython:

pip3 instal adafruit-blinka

Selanjutnya instal perpustakaan sensor AMG8XX:

sudo pip3 instal adafruit-circuitpython-amg88xx#

Matikan Pi, dan sambungkan sensor - untungnya hanya 4 kabel!

Selanjutnya instal modul scipy, pygame, dan warna:

sudo apt-get install -y python-scipy python-pygamesudo pip3 install color

Pada titik ini kode saya menimbulkan kesalahan scipy, jadi saya menginstalnya kembali dengan:

Sudo Pip3 menginstal scipy

Kemudian saya menerima kesalahan: ImportError: libf77blas.so.3: tidak dapat membuka file objek bersama: Tidak ada file atau direktori seperti itu

Ini diselesaikan dengan menginstal:

sudo apt-get install python-dev libatlas-base-dev

Sejak saat itu kode contoh berfungsi dengan baik, menjalankan skrip dari konsol daripada dari Thonny:

sudo python3 /home/pi/FeverChill/cam.py

Ini membuat tampilan sensor muncul di layar dalam jendela pygame, dan setelah beberapa penyesuaian pada ambang batas warna/suhu, saya terhipnotis oleh gambar panas di wajah saya.

Langkah 6: Pengaturan Perangkat Lunak Layar LCD

Sangat bagus untuk membuat sensor berfungsi, tetapi sekarang saya harus menampilkannya di layar kecil. Layar yang saya gunakan adalah Adafruit Mini PiTFT 1.3 240x240 - terutama karena resolusi dan bentuknya tepat untuk kamera termal, juga ukurannya pas untuk dimasukkan ke dalam casing dan menawarkan dua tombol terhubung GPIO yang saya butuhkan.

Instruksi Adafruit menawarkan dua opsi di sini: cara yang Mudah dan Cara yang Sulit - setelah bereksperimen saya menyadari bahwa saya perlu menggunakan cara yang Sulit, karena sensor memerlukan akses langsung ke framebuffer. Mengikuti petunjuk langkah demi langkah saya baik-baik saja sampai saya mendapatkan pertanyaan "Apakah Anda ingin konsol muncul" - Saya awalnya memilih Tidak, tetapi seharusnya mengatakan Ya. Ini sedikit menyusahkan karena itu berarti saya harus melakukan kembali prosesnya, tetapi itu membuat saya sadar bahwa begitu Pi diatur untuk menampilkan konsol di TFT, itu tidak akan lagi menampilkan desktop melalui HDMI (setidaknya itu pengalaman saya).

Namun, setelah pengaturan selesai, saat me-reboot layar kecil menampilkan versi mini dari proses startup Pi yang biasa, dan ketika saya menjalankan contoh skrip kamera termal, jendela pygame menampilkan gambar panas di layar kecil - sangat memuaskan!

Langkah 7: Tweak Kode

Kode sampel berfungsi dengan baik, tetapi saya ingin melakukannya sedikit lebih banyak, jadi mulailah mengutak-atik skrip sesuai selera saya. Saya mulai dengan membuat skrip Menu yang akan dimuat saat startup dan memanfaatkan dua tombol yang terintegrasi ke dalam papan tampilan dengan baik.

menu.py

Pertama saya menemukan beberapa Python online yang akan menampilkan efek menu animasi yang bagus di layar kecil, menggunakan PyGame. Kelebihan skrip ini adalah ia menganimasikan semua gambar dalam satu folder, sehingga akan mudah untuk mengubah animasi di tahap selanjutnya (misalnya untuk mencocokkan warna animasi dengan case). Saya mengatur skrip menu sehingga menekan salah satu tombol akan menghentikan animasi dan membuka fever.py atau chill.py, skrip untuk menampilkan tampilan sensor. Dengan kerja ini saya mengatur skrip untuk dijalankan saat startup - biasanya saya melakukan ini dengan mengedit /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart, tetapi karena metode ini bergantung pada pemuatan Desktop, saya memerlukan opsi yang berbeda kali ini.

Jadi pertama saya edit file rc.local…

sudo nano /etc/rc.local

… kemudian ditambahkan berikut ini tepat di atas garis Keluar…

sudo /home/pi/FeverChill/menu.py &

…setelah terlebih dahulu memastikan bahwa skrip menu.py memiliki yang berikut ini di bagian paling atas…

#!/usr/bin/env python3

…dan juga setelah mengatur menu.py sebagai skrip yang dapat dieksekusi dengan mengetik:

chmod +x /home/pi/FeverChill/menu.py

ke dalam terminal.

demam.py (Preset)

Untuk script Preset saya atur dulu ambang batas warna/temperaturnya, atur yang bawah (biru) menjadi 16 dan yang atas (merah) menjadi 37,8. Ini secara teoritis masih akan menunjukkan wajah seseorang dalam warna hijau, tetapi bersinar merah jika suhunya pada atau di atas 37,8 derajat. Ada banyak penelitian online tentang pengambilan sampel suhu tubuh melalui metode yang berbeda, tetapi dengan varians sensor menjadi +/- 2,5 derajat, saya memutuskan untuk tetap menggunakan rentang "demam" yang paling banyak diterima - ini cukup mudah untuk diubah melalui ssh di kemudian hari.

Selanjutnya saya mengatur dua tombol layar untuk menutup skrip saat ini dan membuka menu.py. Saya juga ingin menemukan cara untuk menangkap dan mengekspor gambar kamera, dan setelah menemukan perintah PyGame yang tepat

pygame.image.save(lcd, "thermal.jpg")

Saya mengatur ini untuk berjalan ketika tombol "jempol" ditekan - yang awalnya Anda gunakan untuk membaca gelombang mikro. Itu mengurus pengambilan gambar, selanjutnya saya menambahkan beberapa baris Python sehingga gambar akan segera diunggah ke dasbor Adafruit IO setelah diambil, sehingga dapat dilihat di perangkat lain dan mudah diunduh. Dengan cepat "save as" itu skrip Preset selesai.

chill.py (Dinamis)

Ada lebih banyak hal pada kamera termal daripada mencari suhu tertentu, dan saya ingin skrip Dinamis fleksibel, sehingga ambang batas warna atas dan bawah dapat dengan mudah disesuaikan. Saya tidak ingin menambahkan tombol tambahan ke perangkat dan memperumit navigasi, jadi pilihlah untuk menggunakan bilah geser di dasbor Adafruit.io.

Saya sudah memiliki sebagian besar kode Adafruit dalam skrip Preset, jadi hanya perlu menambahkan beberapa baris tambahan, sehingga nilai slider saat ini dari dasbor akan diambil saat peluncuran dan ditetapkan sebagai default tampilan.

Kode yang saya gunakan semuanya tersedia di GitHub, untuk menggunakannya kembali, Anda hanya perlu mengunduh folder FeverChill ke folder /pi/ di Pi Anda dan memasukkan kredensial Adafruit.io & nama umpan Anda di skrip, setelah tampilan & sensor diatur.

Dengan skrip yang berfungsi dengan baik, inilah saatnya untuk beralih ke sesuatu yang lebih berantakan!

Langkah 8: Menyelesaikan Sentuhan

Awalnya proyek ini dimaksudkan sebagai pengalih perhatian cepat dari penggunaan sensor termal untuk hal lain, tetapi dengan kejadian terkini, saya mendapati diri saya semakin tertarik ke dalamnya, dan detail ekstra kecil yang akan memperluasnya dan membuatnya lebih menantang.

Kasing Apollo Monitor cukup bagus untuk digunakan, mudah dipotong dan diamplas, tetapi untuk menyelesaikannya dengan baik, saya ingin menyelipkan beberapa papan sirkuit yang terlihat di balik "topeng" yang dicat. Ini memakan waktu lama, mengukirnya dari potongan-potongan plastik bekas dengan tangan, tetapi itu adalah pekerjaan yang memuaskan. Pertama saya membuat yang kecil yang akan menutupi papan layar tetapi membiarkan microswitch terlihat. Selanjutnya saya membuat satu untuk sensor termal, sehingga Anda tidak akan melihat elektronik telanjang jika Anda melihat ke bawah "ujung bisnis".

Saya memutuskan skema warna beberapa hari sebelum Inggris dikunci, dan beruntung menemukan warna yang saya inginkan di toko perangkat keras terdekat. Saat casing terbelah menjadi dua bagian, skema warna dua nada disarankan, dan saya kemudian memperluas ini ke "nose cone" dan penutup sensor. Lukisan itu sangat menyenangkan, hari pertama yang hangat di tahun itu, meskipun itu berarti melukis sementara tawon-tawon di dalam gudang bergerak-gerak dan berseliweran. Saya belum pernah menggunakan selotip dengan cat semprot sebelumnya, tetapi saya sangat senang dengan hasil potongan two-tone yang dihasilkan.

Mempelajari pelajaran dari bangunan sebelumnya, saya membiarkan bagian yang dicat mengeras selama seminggu yang baik sebelum mencoba perakitan, dan mulai menyatukan video untuk sementara.

Langkah 9: Perakitan

Setiap kali saya mengerjakan sebuah proyek, saya suka sampai ke tahap di mana semuanya sudah siap untuk dirakit seperti model kit buatan sendiri. Tidak ada jaminan semuanya akan cocok dan instruksi hanya ada di kepala saya, tetapi itu adalah bagian favorit saya dari setiap build.

Kali ini berjalan sangat lancar - terutama karena saya memiliki waktu ekstra untuk dihabiskan pada detail-detail kecil dan memastikan semuanya baik-baik saja. Saya menempelkan layar ke dalam casing terlebih dahulu, lalu menambahkan tombol "capture" - ini adalah satu-satunya bagian yang terhubung ke bagian atas casing jadi itu adalah awal yang bagus dan mudah.

Selanjutnya saya dengan ringan menempelkan baterai ke dalam pegangan, dan memasang Pi dengan braketnya ke dalam kasing. Setelah itu sensor kamera dengan hati-hati direkatkan ke kerucut hidung, sakelar daya disekrup ke penutup baterai dan semuanya terhubung.

Saya menggunakan kabel jumper untuk semua koneksi tetapi hanya untuk ekstra hati-hati saya menempelkannya di tempat, jika ada gerakan selama squish-bersama terakhir dari dua bagian. Hanya saja sebenarnya, sedikit squish, tetapi tidak ada suara retak, jadi setelah kedua bagian itu menyatu dengan pas, saya mendorong kerucut hidung dan mengamankan baut melalui pegangan - hanya dua hal yang menyatukan seluruh rakitan.

Itu tidak berfungsi pertama kali, saya berhasil melepaskan layar selama squishathon pertama, tetapi dengan beberapa tikungan kabel strategis, semuanya berakhir dengan bahagia untuk kedua kalinya. Waktu untuk menunjukkan hal itu!

Langkah 10: Waktu Pengujian Suhu

Memiliki waktu ekstra di rumah benar-benar membantu saya lebih fokus (terobsesi?) lebih dari biasanya pada detail kecil dari proyek ini, dan itu pasti membuat penyelesaian yang lebih bersih dan lebih sedikit kejutan pada waktu perakitan - serta membantu menjaga kesehatan mental saya. yang lurus dan sempit. Rencana awal untuk sensor adalah sesuatu yang sama sekali berbeda, jadi saya sangat senang dengan hasil akhirnya, build yang lambat dan memuaskan.

Apollo Pi juga tampak hebat di rak proyek dan jelas merupakan alat yang menyenangkan & berguna untuk dimiliki, kami tidak dapat berhenti mengarahkannya ke hal-hal! Di dunia yang ideal itu akan menjadi resolusi yang sedikit lebih tinggi, dan saya perlu menemukan beberapa cara untuk "membalik" tampilan seperti yang dicerminkan saat ini, tetapi ini adalah gangguan kecil.

Terima kasih telah membaca dan tetap aman semuanya.

Proyek Old Tech, New Spec saya yang lain semuanya ada di Instructables di

Detail lebih lanjut ada di situs web di https://bit.ly/OldTechNewSpec. dan saya di Twitter @OldTechNewSpec.