D. PETROVIĆ

1. maj 2024.

Ponovo se vraćamo pomalo zaboravljenoj kategoriji uređaja koje možete i sami lako da napravite. Ovog puta, radi se o termalnoj kameri koja se sastoji iz razvojne ploče, kao što je Uno, TFT ekrana, te infracrvenog niza senzora Grid-Eye. Sveukupno, najveći trošak čini upravo ovaj senzor koga smo u formi modula nabavili za nekih dvadesetak dolara.

Senzor koji će izigravati termalnu kameru sa oznakom AMG8833 dolazi iz Panasonica. U pitanju je visokoprecizni infracrveni senzor, baziran na MEMS (micro-electro-mechanical systems) tehnologiji. Senzor očitava temperaturu daljinski, bez kontakta, nalik na MLX90614 o kome smo već pisali (SK 2/2020, i.sk.rs/27746). Za razliku od MLX90614, AMG8833 se sastoji iz niza senzora unutar kućišta. Zapravo, sastoji se iz matrice 8×8 nezavisnih termalnih senzora-detektora, koji svi zajedno pokrivaju veći prostor, te daju širu sliku. Izlaz ova 64 senzora može da se koristi u formi sirovih podataka, ali i da se pretvara u grafički prikaz na nekom ekranu. Oznaka senzora dosta govori. Iz nje vidimo veličinu matrica, te da radi na 3,3 volta, a u pitanju je senzor visokih performansi i visokog uvećanja. Svaki od senzora iz matrice, zapravo, čini jednu tačkicu slike (piksel). Centralni ugao gledanja svake tačkice, njen središnji razmak, je oko 5,6 stepeni po vertikali i horizontali.

AMG8833 Grid-Eye koristi svih svojih 64 nezavisnih termalnih senzora da detektuje razlike u temperaturi, uz temperaturni raspon od -20 do +100 stepeni Celzijusa. Možemo da ga koristimo na razdaljinama do sedam metara, uz ukupno vidno polje od 60 stepeni. To znači da, što je veći predmet bliži, prekriće ceo snop AMG8833. Recimo, ruka iznad senzora će prikazati, bezmalo, istu temperaturu preko cele matrice. Ako ruku odmaknemo, moguće je napraviti razliku između dva razmaknuta prsta. AMG8833, takođe, dolazi sa ugrađenim termistorom, čija je uloga da kompenzuje šum temperature u okolini. Vrednosti ovog termistora mogu da se očitaju, jer temperatura u prostoru igra veliku ulogu u očitavanju. Ako je u sobi pretoplo, letnji dan, logično je da će senzor „videti” 30+ stepeni svuda, te našu ruku neće razlikovati od okoline. Praviće razliku samo za predmete sa temperaturom većom od temperature okruženja. Recimo, vrh lemilice.

Za vezu sa mikrokontrolerom AMG8833 koristi I2C interfejs. Sam senzor je nepraktičan za razvoj, pa smo ga nabavili u formi modula. Modul omogućava senzoru da se napaja i napajanjem od pet volti i da radi sa tom naponskom logikom. Izvedeni su još prekidački izvod (interrupt - INT), kao i izvod za odabir I2C adrese (AD0). Za početne testove koristili smo Uno, uz Adafruit_AMG88 biblioteku. Biblioteka sadrži nekoliko primera. Primer amg88xx_test će na serijskom terminalu ispisati temperaturu termistora (funkcija readThermistor). Primer pixels_test će na serijskom terminalu prikazati temperature sva 64 termalna senzora u formi matrice (funkcija readPixels).

Ipak, nas interesuje primer thermal_cam. Adafruit u svom primeru koristi ekran ST7735 od 1,44 inča. Na raspolaganju nam je bio ILI9341, ekran od 2,8 inča, te smo, uz manje prepravke primera, dobili „snimak” kamere na ekranu. Inače, ekran ILI9341 može da prikaže 65 hiljada boja, ima rezoluciju 320×240 tačaka i sa mikrokontrolerom se povezuje preko punog SPI interfejsa. Pride je osetljiv na dodir, za šta koristi kontroler XPT2046. Na kraju, ima i prorez za SD karticu, ali u primeru ćemo da koristimo samo ekran. Osim SPI linija, sa Unom povezujemo još CS (chip select), RST (reset), DC (data command) i LED za pozadinsko osvetljenje ekrana (na pet volti). S obzirom na to da ekran radi na 3,3 volta, bilo bi zgodno data linije povezati sa nekim regulatorom logike ili bar data linije sa Unom povezati preko 10K otpornika, što smo mi i uradili. Primer smo izmenili u meri koja je neophodna da radi sa ovim ekranom. Uglavnom, za tili čas se pojavila matrica od 8×8 kvadrata na ekranu, gde je svaki kvadrat imao boju shodno temperaturi jednog od termalnih senzora. Hladnije „nijanse” uglavnom su plave, dok je „boja” temperature naših prstiju u rasponu od svetlozelene do žutih nijansi. Više temperature „idu” u crveno.

Uno nosi slabašan mikrokontroler, te je vreme iscrtavanja takvo kakvo jeste. Isprobali smo pločicu sa ATSAMD21G18 (Feather M0) gde je animacija malo „živnula”, ali ograničenja, ipak, postoje. Jasno je da 64 tačke ne mogu da daju pravu „sliku”, ali daleko od toga da dva prsta ne mogu da se razaznaju. Takođe, primetili smo dosta narandžastih artefakta koji se pojavljuju, uglavnom, kada ispred senzora nema ničega.

Adafruit ima i primer gde se uz isti hardver koristi Raspberry Pi. Uz pomoć bikubik interpolacije postignuta je mnogo veća rezolucija (sa, još uvek, samo 64 termalna senzora), pa slika na ekranu deluje dosta bolje. To može biti neka naredna priča, ali mi se ovde zaustavljamo.

Uz par komponenata, bateriju i malo programiranja, može da se sklopi zanimljiva termalna kamera. Ekran ima i slot za SD kartice, te podaci mogu i da se snime preko nekog od tastera. Kombinacija može biti mnogo, a kao i uvek, ograničeni ste samo maštom.