DIY термальная камера на MLX90640 и Raspberry Pi: пошаговое руководство

Идея DIY термокамеры

Коммерческие термокамеры дорогие (от $200, аренда $50/день). Можно собрать дешевле ~$150: снять ИК-фильтр с веб-камеры или использовать специализированный MEMS-сенсор. Здесь — вариант с MLX90640 (32×24 пикселя = 768 точек) + Raspberry Pi 4. Python-интерполяция даёт 320×240 на экране. Можно сделать портативной (экран + батарея) и использовать как камеру наблюдения.

Телефон с термальным изображением

Принцип работы термокамеры

Любой объект выше 0 К излучает ИК (тепловую сигнатуру). Оптика фокусирует излучение на матрицу детекторов (микроболометры или термопары). Каждый пиксель → сигнал → процессор строит цветовую карту температуры (псевдоцвет). Часто совмещают с видимым изображением для наложения.

Термальное изображение

Компоненты

• Raspberry Pi 4 (любая модель с I2C).
• MLX90640 (breakout, I2C, адрес 0x33).
• Итого ~$150 (цены меняются).

Шаги сборки

Шаг 1: Схемотехника (I2C)

Схема подключения MLX90640 к Raspberry Pi

• MLX90640 VDD → 3,3 В (Pin 1/17).
• GND → GND (Pin 6/9/14/20/25/30/34/39).
• SDA → GPIO2 (Pin 3, I2C1 SDA).
• SCL → GPIO3 (Pin 5, I2C1 SCL).

I2C на Pi: пины 3 (SDA) и 5 (SCL) — аппаратные.

Шаг 2: Настройка Raspberry Pi для MLX90640

Библиотека Adafruit CircuitPython MLX90640.

# Установка библиотек
sudo pip3 install adafruit-circuitpython-mlx90640
sudo pip3 install adafruit-blinka

Проверка I2C:

sudo i2cdetect -y 1
# Должен появиться 33 (адрес 0x33)

Если нет — включите I2C: sudo raspi-config → Interface Options → I2C → Enable, перезагрузка.

В /boot/config.txt добавьте для скорости 1 Мбит/с:

dtparam=i2c_arm=on
dtparam=i2c_arm_baudrate=1000000

Тест чтения температуры (Python IDLE):

import board, busio, adafruit_mlx90640
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA, frequency=1000000)
mlx = adafruit_mlx90640.MLX90640(i2c)
mlx.refresh_rate = adafruit_mlx90640.RefreshRate.REFRESH_2_HZ
frame = [0]*768
mlx.getFrame(frame)
print(sum(frame)/768)  # средняя температура

Шаг 3: Визуализация в реальном времени (imshow)

Быстрый просмотр через matplotlib.pyplot.imshow (интерполяция nearest/bicubic). Код выдаёт тепловую карту 24×32.

Код визуализации

Шаг 4: Интерполяция до 320×240 и плавная анимация (blitting)

• scipy.ndimage.zoom — увеличение массива 10× (24→240, 32→320).
• matplotlib с blitting — обновление только пикселей, даёт ~10–20 FPS на Pi 4.

Код с blitting для плавного видео

Итоги

DIY-термокамера за ~$150 даёт разрешение 320×240 (интерполированное), достаточно для поиска теплачей, перегрева контактов, наблюдения за животными, простой охраны. Не сравнится с профи-$1000 камерами, но задачу решает. Вопросы — пишите!