Тепловой модуль в формате Еврорэк
Концепция
Thermica — DIY модуль в еврорэк формате, который переводит инфракрасное излучение в CV и визуализирует этот процесс в реальном времени.
Модуль сканирует тепловое поле перед собой и конвертирует данные в 8 уникальных потоков модуляции для управления другими модулями.
Аппаратная часть
— 24HP (размер модуля)
— Teensy 4.0 (микроконтроллер, мозг модуля)
— MLX90640 (ИК-матрица, разрешение 32×24)
— ST7789 (дисплей для визуализации)
— 8 MCP4725 (ЦАП для выдачи точного CV)
— TCA9548A (I²C-мультиплексор, разводит 8 одинаковых ЦАП по одной шине)
— 2 кнопки с LED
— 2 транзистора BC337 (управление подсветкой кнопок через Teensy)
— Питание: +12V с шины рэка понижается через преобразователь Mini360 до 5V для Teensy. Тепловизор и экран питаются стабильным напряжением 3.3V
— 8 джеков для выдачи CV
Программная часть
Код написан в Arduino IDE.
Используемые библиотеки:
— Adafruit_MLX90640 (работа с тепловизором)
— Adafruit_ST7789 и Adafruit_GFX (вывод графики на экран)
— Adafruit_MCP4725 (управление ЦАП)
— teensy4_i2c (быстрая работа с шиной I²C на Teensy)
Главная техническая задача — скорость чтения тепловизора. Стандартная библиотека шины давала лишь 2 кадра в секунду из-за маленького буфера. Переход на teensy4_i2c ускорил чтение кадра и поднял частоту до 8 кадров в секунду — картинка стала плавной (насколько это возможно).
Дополнительно была добавлена интерполяция и motion blur для плавности, а также цифровое шумоподавление.
Функции
8 потоков CV:
— X и Y (координаты центра горячего пятна)
— AREA (площадь пятна)
— SHAPE (отношение ширины пятна к высоте)
— MIN T и MAX T (минимальная и максимальная температура кадра)
— DENSITY (плотность горячих пикселей, сплошной объект даёт высокую плотность, «рваный» — низкую)
— LAG (насколько текущий кадр отличается от предыдущего (неподвижная сцена даёт ноль, резкие движения — высокое значение))
Особенности:
— REF (тепловой «green-screen»: выходишь из кадра, нажимаешь REF, фон запоминается — и при возвращении ты появляешься ярким пятном)
— FREEZE (заморозка картинки и CV на джеках)
— Плавная картинка (интерполяция, motion blur и шумоподавление в реальном времени)
— Авто-контраст (цвета подстраиваются под температуру сцены)
Сравнение с аналогами
Лицевая панель
Лицевая панель выполнена из нержавеющей стали толщиной 2 мм. Сделана гравировка лазером и нанесён уникальный тепловой рисунок при помощи горелки.
Доработки на будущее
— Диапазон CV 0 — 10В (сейчас 0 — 3.3В).
— Тепловизор выше разрешением и FPS для более детальной картинки и плавного CV.
— Профессиональная печатная плата вместо навесного монтажа или аккуратный корпус (спрятать провода, товарный вид).
— Аттенюаторы на выходах, чтобы вручную регулировать глубину каждого CV прямо на панели
— Отслеживать не одно, а 2-3 объекта одновременно (мультитач).
— Цветовые палитры (не только синий→красный).
— Уменьшить размер (HP).
Демо видео
