一个热像仪的制作过程

 

热像仪，不仅能看到光，还能看到热量，是发现隐藏的能量消耗、精确定位过热的小工具，甚至是在黑暗中帮助士兵的大师，尤其是做电源的小伙伴可谓是人手一个。

热像仪还能自制？是的，你没看错。下面就详细的分享一个热像仪的制作过程：

✦ 主要硬件组成器件

- 乐鑫 ESP32 Wrover 模组，配备 8Mb 闪存和 PSRAM - MLX90640 远红外热传感器阵列传感器 - 2.4 英寸 TFT 显示屏 320x240 分辨率ILI9341驱动器 - WCH Electronics CH340K USB - UART 控制器 - TP4056 锂离子充电器 IC - MIC5219-3.3YM5 3.3v LDO - AO3401 P沟道MOSFET - onsemi 2N7002DW 双 N 沟道 MOSFET - S8050 晶体管 SOT-23 - 安森美 SS34 二极管肖特基 40V 3A SMA - SD卡读卡器 - Type C USB 连接器 16 针

- 阻容、LED、线缆等配件

热像仪最主要的器件就是热成像传感器了，主要从下面三个器件选型：松下的AMG8833、MLX90640和 迈来芯的MLX90641。AMG8833虽然最便宜，但分辨率仅为 8x8，而MLX90640 提供 32x24 的分辨率，MLX90641 提供 16x12 的分辨率。结合价格等综合考虑，选择MLX90640。

✦ 原理图设计

DIY热像仪的完整电路图如下所示， PDF 格式可以在文末下载。

使用 KiCad 为这个项目设计了原理图和 PCB，可以在 GitHub 存储库中找到完整的文件。

为了便于理解所有内容，将原理图分成不同的部分，并相应地标记了所有内容。

首先是电源部分。它由用于电源输入和编程的 USB C 连接器、 AO3041 MOSFET 构建的电源路径控制器、 TP4056 充电控制器构建的 3.3V 稳压器和电池充电电路组成。分压器用于测量电池电压。电源开关连接到 3.3V LDO 的使能引脚。

 

接下来是主电路，包括 ESP32 SoC、USB 转 UART 控制器和 MLX90640 图像传感器。编程电路使用CH340K芯片进行USB通信。双 N 沟道 MOSFET 用于自动复位电路。MLX90640通过 I2C 连接到 ESP32。还提供了一个额外的 I2C 端口，以备不时之需。

 

 

最后，显示器，micro SD卡和按钮输入。显示器使用硬件 HSPI 总线与 ESP32 连接。micro SD 接口使用 ESP32 模组上的 VSPI 引脚。检测按键时，使用连接到GPIO和接地的简单按钮。

✦ PCB设计

使用 KiCad 来设计 PCB，简单的两层布局即可。这是 PCB 的 3D 视图。

完全组装的PCB：

✦ 3D打印零件

为 DIY 热像仪设计了一个外观酷炫的 3D 打印外壳。所有 3D 打印部件的文件都可以从下面提供的 GitHub/Thingyverse 链接下载。

✦ 如何使用热像仪

在主屏幕上，可以看到热图像本身以及最低、最高和中间点温度和电池图标。

下图显示了 DIY 热像仪的设置屏幕。设置有 7 个选项，所选选项将以绿色文本显示，而其他选项将以白色文本显示。可以通过短按中间按钮来更改选择。可以使用向上/+或向下/-按钮调整所选选项的值。

这个热像仪的具体性能参数如下

图像传感器分辨率：32x24。

传感器视场角 （FoV）：55°x35°

温度测量范围：-40 至 300°C

工作温度范围为 -40°C 至 85°C。

可调刷新率 – 4Hz – 32Hz。

10种不同颜色。

5种不同的插值模式。

易于使用的 GUI。

2.4 英寸 TFT 显示屏，分辨率为 320x240。

可将热图像保存到SD卡。

内置电池和充电电路。

以下是使用热像仪拍摄的一些图像。

审核编辑：黄飞