Picothermal คืออะไร?

Picothermal คือ Open-source Thermal Camera ที่ใช้ FLIR Lepton 3.5 เชื่อมกับ RP2040 แล้วส่งข้อมูลผ่าน USB-C ไปยัง PC หรือ Smartphone

ความต่างจาก Thermal Camera ที่มาพร้อม Mobile App ทั่วไป คือ Picothermal เลือกใช้ WebUSB เพื่อให้ Browser เป็น Software Interface แทน Native App

เป้าหมายของผู้สร้าง คืออยากให้อุปกรณ์มีอายุการใช้งานด้าน Software ยาวขึ้น โดยไม่ต้องคอย Maintain Android หรือ Desktop App แยกหลาย Platform

จาก Thermal Camera รุ่นแรก สู่ FLIR Lepton 3.5

ก่อน Picothermal ผู้สร้างเคยทำ Thermal Camera และอัปเกรด Sensor ไปใช้ MLX90640

แต่ยังอยากได้:

• Screen ที่ใหญ่ขึ้น
• Battery ที่ดีกว่า
• จำนวน Thermal Pixel ที่มากขึ้น

แทนที่จะเพิ่ม Screen และ Battery ลงในตัว Hardware ผู้สร้างเลือกให้ Smartphone หรือ PC รับหน้าที่เหล่านี้

Sensor จึงถูกอัปเกรดจาก MLX90640 ความละเอียด 24×32 ไปเป็น FLIR Lepton 3.5 ที่ 160×120

Architecture ของ Picothermal

Sensor รับ Thermal Data ขณะที่ RP2040 ทำหน้าที่เชื่อม Sensor กับ USB Host

หลังจากนั้น Browser รับ Radiometric Frame และทำงานด้าน Display, Color Mapping, Range และ User Interaction ต่อบนฝั่ง Host

FLIR Lepton 3.5 คือหัวใจของ Thermal Image

สำหรับ Picothermal จุดสำคัญที่สุดคือ Resolution 160×120 และความสามารถด้าน Radiometric Data เพราะ Web App ไม่ได้ใช้ Sensor แค่สร้างภาพสีสวย ๆ แต่ยังต้องการ Temperature Data สำหรับ Spot Reading และ Legend ด้วย

Hardware ของ Picothermal มีอะไรอยู่บนบอร์ด?

ผู้สร้างอธิบาย Hardware ว่าค่อนข้างเรียบง่าย เมื่อเทียบกับ Thermal Camera แบบ Standalone

ส่วนหลักประกอบด้วย:

• RP2040
• FLIR Lepton 3.5
• USB-C Connector
• Buck Converter สำหรับ 5V → 3.3V
• LDO สำหรับ Rail อื่นที่วงจรต้องใช้
• Supporting Components

ผู้สร้างเลือก RP2040 ตั้งแต่ก่อน RP2350 เปิดตัว และภายหลังมองว่า MCU ที่รองรับ USB 2.0 อย่าง STM32 บางรุ่น อาจเหมาะกว่า เพราะ Build ปัจจุบันติดข้อจำกัด USB ของ RP2040

ทำไมกล้องนี้ไม่มี Battery, microSD หรือ Display?

Picothermal ไม่มี:

• Battery ภายใน
• Charge Controller
• microSD
• Display บนตัวกล้อง

เหตุผลคือเมื่ออุปกรณ์ต่อกับ Smartphone หรือ PC หลายสิ่งที่กล้อง Standalone ต้องสร้างเอง มีอยู่ใน Host Device อยู่แล้ว

Screen และ User Interface อยู่บนมือถือหรือคอมพิวเตอร์ ส่วนการเชื่อมต่อและพลังงาน ถูกออกแบบให้ใช้ผ่าน USB-C

วิธีคิดนี้ช่วยให้ตัว Camera Module เหลือเฉพาะสิ่งจำเป็นสำหรับ Thermal Capture และ USB Communication

WebUSB คือหัวใจที่ทำให้ไม่ต้องสร้าง Native Companion App

WebUSB เปิดทางให้ Web Page สื่อสารกับ USB Device จาก Browser ที่รองรับ API นี้

ใน Picothermal Web App สามารถเปิด Connection กับ Camera, รับ Thermal Frame และส่ง Camera Command กลับผ่าน USB

นั่นทำให้ Communication ไม่ได้มีทิศทางเดียว

ตัวอย่าง Command ที่ Web App ส่งกลับไปยังกล้อง มีเรื่อง Gain, Emissivity และ FFC / Calibration

Browser ไม่ได้แค่รับภาพ แต่รับ Radiometric Y16 Data

Firmware Repository ระบุว่า Picothermal Stream Raw Radiometric Video ผ่าน WebUSB

Web App Source ระบุ Format เป็น Y16 และใช้ Thermal Data แบบ TLinear ที่มีค่าเป็น Centikelvin

Browser จึงสามารถใช้ข้อมูลนั้น เพื่อสร้างทั้ง:

• Thermal Image
• Color Palette
• Temperature Range
• Spot Temperature
• Temperature Legend

Web App ทำหน้าที่เป็นทั้ง Thermal Display และ Control Panel

Color Palette

• Ironbow
• Inferno
• Rainbow
• White hot
• Black hot

Temperature Range

เลือกได้ทั้ง Auto และ Manual พร้อมกำหนด Minimum / Maximum Temperature สำหรับการแสดงผล

Temporal Averaging

Web App มีตัวเลือก:

• Off
• 2 frames
• 4 frames
• 8 frames

Source อธิบายว่าการ Average ช่วยลด Noise แต่แลกกับ Motion Blur ที่เพิ่มขึ้น

Measurement

สามารถแตะตำแหน่งบนภาพ เพื่อวาง Spot และอ่าน Temperature ตรงจุดนั้น

UI ยังมี Emissivity Control และ Preset สำหรับ Material หลายประเภท

Camera Control

• Gain
• FFC / Calibration
• Mirror
• Flip

Save Image

Web App สามารถ Save Current Frame พร้อมข้อมูลประกอบ เช่น Temperature Legend, Spot Reading, Scene Range, Emissivity, Gain และเวลาในไฟล์ภาพที่สร้าง

Browser เปิด USB Device อย่างไร?

Project มี Source Code ของ Web App จริง และใช้ WebUSB API เพื่อขอสิทธิ์จากผู้ใช้ก่อนเปิด Device

Snippet ด้านล่างตัดมาจาก picothermal-webusb.html ของ Project เพื่อให้เห็น Flow การเชื่อมต่อเท่านั้น

device = await navigator.usb.requestDevice({
  filters: [{ vendorId: VID, productId: PID }]
});

await device.open();

if (device.configuration === null) {
  await device.selectConfiguration(1);
}

const iface = device.configuration.interfaces[0];
await device.claimInterface(iface.interfaceNumber);

ทำไมผู้สร้างเลือก WebUSB แทน UVC?

เดิมผู้สร้างคิดจะใช้ UVC หรือ USB Video Class ซึ่งจะทำให้ Operating System มอง Thermal Camera คล้าย Video Device

แต่สุดท้ายเปลี่ยนมาใช้ WebUSB เพราะมองว่าเหมาะกับการควบคุม Camera ใน Project นี้ และ Firmware Stack ที่เลือกใช้รองรับแนวทางดังกล่าว

ผู้สร้างยังเปิดทางไว้ว่า อาจเพิ่ม UVC Support ในอนาคต ดังนั้นไม่ควรสรุปว่า WebUSB เหนือกว่า UVC ทุกด้าน

WebUSB ใช้ได้ทุก Browser ไหม?

ไม่ได้

Project README ระบุการใช้งาน กับ Chrome หรือ Edge บน Desktop หรือ Android และผู้สร้างระบุว่า Firefox ไม่รองรับ WebUSB

WebUSB เองยังถูกจัดเป็น API ที่มี Limited Availability และต้องทำงานภายใต้ Secure Context ใน Browser ที่รองรับ

บทความนี้จึงไม่รับรอง:

• Browser ทุกตัว
• Android ทุกเครื่อง
• iPhone / iPad
• Browser Version ขั้นต่ำที่ Source ไม่ได้ระบุ

Firmware ใช้ Rust + Embassy และรันบน RP2040

Hardware ถูกสร้างมาตั้งแต่ปี 2023 แต่ผู้สร้างหยุด Project ไว้ช่วงหนึ่ง เพราะติดการ Debug TinyUSB Stack

ในปี 2026 ผู้สร้างกลับมาทำต่อ และ Firmware ปัจจุบันถูกสร้างด้วย Rust บน Embassy Framework

Repository แยก Firmware ออกเป็น:

• Thermal Core
• FLIR Lepton Driver
• Wire Protocol
• RP2040 Firmware
• WebUSB Web App

Firmware ใช้ Lepton Control Interface ผ่าน I2C และรับ Thermal Video ผ่าน SPI ตามโครงสร้างที่ Repository อธิบาย

ผู้สร้างยังเปิดเผยตรง ๆ ว่า Firmware ส่วนใหญ่ถูกช่วยสร้างโดย Agent และมองว่า Architecture บางส่วนอาจ Overengineered หรือ Maintain ยาก แม้ผลลัพธ์สุดท้ายทำงานได้ตามที่ต้องการ

Picothermal เปิดทั้ง Hardware และ Software

Main GitHub Repository มีไฟล์ Hardware จริงสำหรับนำไปศึกษา ไม่ได้มีแค่รูปภาพของ Project

รายการที่พบ เช่น:

• KiCad PCB
• KiCad Schematic
• Power Supply Schematic
• Gerber Files
• Assembly Files
• STEP Model
• STL Enclosure

Firmware อยู่ใน Repository แยก และ Release Workflow สามารถสร้าง Artifact เช่น:

• .elf
• .uf2
• picothermal-webusb.html

มีไฟล์ STL และ STEP สำหรับ Enclosure จริง

Enclosure Folder มีไฟล์ที่ตรวจพบ:

• picothermal-top.stl
• picothermal-bot-0.8mm.stl
• picothermal-bot-1.6mm.stl
• picothermal-button.stl
• picothermal-hardware.step

Bottom Enclosure แยกเป็นสอง Variant เพื่อรองรับ PCB Thickness 0.8 mm และ 1.6 mm

PCB 0.8 mm กับ 1.6 mm ผู้สร้างลองใช้ทั้งสองแบบ

ผู้สร้างสั่ง PCB สองแหล่ง:

• Aisler — 1.6 mm
• JLCPCB — 0.8 mm

สุดท้ายเลือกใช้ Board จาก Aisler เพราะในประสบการณ์ของ Build นี้ ผู้สร้างมองว่า Solder ง่ายกว่า และตัวบอร์ดแข็งแรงกว่า

แม้ USB-C Connector ที่เลือกจะออกแบบมาให้เหมาะกับ PCB 0.8 mm ก็ตาม

ดาวน์โหลด Hardware, Firmware, Gerber และ STL ได้จากไหน?

ข้อจำกัดและ Caveat ที่ควรรู้ก่อนมองว่า WebUSB แก้ทุกอย่าง

1. WebUSB ไม่ได้รองรับทุก Browser

Project ระบุ Chrome / Edge และผู้สร้างยืนยันว่า Firefox ไม่รองรับแนวทางนี้

2. Hardware ยังผูกกับ Web Platform อยู่

การไม่ใช้ Native App ลด Dependency บางอย่าง แต่ยังต้องพึ่ง Browser และ WebUSB API

3. RP2040 ใช้ USB 1.1 ใน Design นี้

ผู้สร้างเองระบุว่า หากเริ่ม Design ใหม่ อาจเลือก MCU ที่รองรับ USB 2.0 แทน

4. Prototype VID/PID ต้องเปลี่ยนก่อน Distribution

Firmware Repository เตือนว่าค่า VID/PID ปัจจุบัน เป็น Shared Test ID และ Device ที่จะ Share ควรใช้ PID ของตัวเอง

5. Long Life เป็น Design Goal ไม่ใช่ Guarantee

ผู้สร้างเลือก WebUSB เพราะต้องการลดภาระการ Maintain Native App แต่ไม่มี Source ใดรับประกันว่า WebUSB หรือ Browser Support จะคงเดิมตลอดอายุของ Hardware

6. Source ไม่ได้ให้ Performance Benchmark ของระบบครบชุด

ไม่มีข้อมูลเพียงพอให้สรุป End-to-end Latency, USB Throughput, Power Consumption, Temperature Accuracy หรือ Real-world Dropped Frame Rate ของ Picothermal แบบเป็น Benchmark

Maker เรียนรู้อะไรจาก Picothermal ได้?

Picothermal น่าสนใจ เพราะไม่ได้แก้ทุกโจทย์ด้วยการเพิ่ม Hardware

1. ถ้ามือถือมี Screen อยู่แล้ว อาจไม่จำเป็นต้องเพิ่ม Display ให้ Device
2. ถ้า Host มี Power Source อยู่แล้ว Device อาจไม่จำเป็นต้องมี Battery ของตัวเอง
3. ถ้าต้องการ Cross-platform UI Browser อาจเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง แต่ต้องยอมรับ Browser Compatibility
4. Raw Radiometric Data ช่วยให้ Host ทำ Visualization และ Measurement Logic ต่อได้
5. Open-source Hardware มีค่ามากขึ้นเมื่อเปิดทั้ง Schematic, PCB, Gerber, Firmware และ Mechanical Files
6. Prototype USB Identifier ไม่ควรนำไปใช้ Distribution โดยตรง

หากกำลังทำ RP2040, USB Device, Sensor หรือ Embedded Project สามารถสอบถามทีม GlobalByte เรื่อง Development Board และอุปกรณ์ที่เหมาะกับ Requirement ได้

FAQ — Picothermal, RP2040 และ WebUSB

1. Picothermal ใช้ Thermal Sensor อะไร?

ใช้ FLIR Lepton 3.5 ตาม Project ของผู้สร้าง

2. Thermal Resolution เท่าไร?

FLIR Lepton 3.5 มี Resolution 160×120

3. Controller ใช้อะไร?

ใช้ RP2040 ซึ่งถูกเลือกตั้งแต่ก่อน RP2350 เปิดตัว

4. ต้องลง App บนมือถือไหม?

ไม่ต้องติด Native Companion App ของ Picothermal แต่ต้องใช้ Web App ผ่าน Browser ที่รองรับ WebUSB

5. Firefox ใช้ได้ไหม?

Project README และผู้สร้างระบุว่า Firefox ไม่รองรับ WebUSB สำหรับการใช้งานนี้

6. Chrome บน Android ใช้ได้ไหม?

ผู้สร้างระบุว่า เขาใช้งาน Project กับ Android Phone ผ่าน Chrome ได้ แต่ Source ไม่ได้ให้รายชื่อ Android Device ที่รองรับทั้งหมด

7. ใช้ iPhone หรือ iPad ได้ไหม?

Source ที่ใช้บทความนี้ ไม่ได้ยืนยัน iPhone หรือ iPad Support จึงไม่ควรรับรอง Compatibility

8. WebUSB App ต้องออนไลน์ตลอดไหม?

Project มี Web App File ให้ Self-host ได้ แต่ WebUSB ต้องทำงานใน Secure Context ตามข้อกำหนดของ Browser เช่น HTTPS หรือ localhost

9. กล้องมีแบตเตอรี่ในตัวไหม?

ไม่มี ผู้สร้างตั้งใจให้ Host Device รับหน้าที่หลายอย่างแทน

10. มี microSD บนกล้องไหม?

Hardware Design ที่ผู้สร้างอธิบาย ไม่มี microSD

11. มีจออยู่บนตัวกล้องไหม?

ไม่มี Browser บน Smartphone หรือ PC ทำหน้าที่เป็น Display และ UI

12. อ่านอุณหภูมิเป็นจุดได้ไหม?

Current Web App รองรับการวาง Spot บน Thermal Image และแสดง Temperature ณ ตำแหน่งนั้น

13. ปรับ Emissivity ได้ไหม?

ได้ Current Web App มี Emissivity Control และ Material Preset หลายค่า

14. Save Thermal Image ได้ไหม?

ได้ Web App มี Save Image และเพิ่มข้อมูลอย่าง Temperature Legend, Scene Range และ Camera Setting ลงในภาพที่บันทึก

15. Firmware เขียนด้วยภาษาอะไร?

Firmware ปัจจุบันใช้ Rust ร่วมกับ Embassy

16. มีไฟล์ PCB ให้ทำตามไหม?

มี GitHub มี KiCad Project, Gerber และ Manufacturing Output

17. มีไฟล์ 3D Print ไหม?

มี STL สำหรับ Top, Bottom สองความหนา PCB, Button และมี STEP Model

18. ควรพิมพ์ Enclosure ด้วย Material อะไร?

Source ไม่ได้ระบุ Material, Layer Height, Infill, Nozzle, Support หรือ Printing Temperature จึงไม่ควรกำหนดค่าเอง

19. Picothermal แม่นยำกี่องศา?

Source ที่ใช้บทความนี้ ไม่ได้ให้ Accuracy Benchmark ของ Picothermal แบบประกอบครบระบบ จึงไม่สามารถระบุตัวเลขเพิ่มเองได้

20. WebUSB จะทำให้ Hardware ใช้ได้ตลอดไปไหม?

ไม่มีการรับประกันดังกล่าว Long-life Software เป็น Design Goal ของผู้สร้าง แต่ Browser และ Web API สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคต

สรุป: Picothermal น่าสนใจเพราะลด Hardware ด้วยการออกแบบ Software ใหม่

Picothermal ไม่ได้โดดเด่น แค่เพราะใช้ FLIR Lepton 3.5 หรือ RP2040

จุดที่น่าสนใจกว่าคือ การตั้งคำถามว่า Thermal Camera จำเป็นต้องมี Screen, Battery, Storage และ Native App ของตัวเองทั้งหมดหรือไม่

คำตอบของผู้สร้างคือ ใช้ Smartphone หรือ PC เป็น Host แล้วให้ WebUSB ทำหน้าที่เชื่อม Hardware กับ Browser

ผลลัพธ์คือ Hardware ที่มี Component ค่อนข้างตรงไปตรงมา แต่ Web App สามารถทำทั้ง Thermal Visualization, Temperature Measurement, Camera Control และ Image Export ได้

อย่างไรก็ตาม WebUSB ก็สร้าง Dependency ชุดใหม่ โดยเฉพาะ Browser Compatibility, Secure Context และ USB Identifier ที่ต้องจัดการให้ถูกต้อง หากจะพัฒนา Hardware จาก Prototype ไปสู่การใช้งานที่กว้างขึ้น

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

• A Thermal Camera That Uses WebUSB — Hackaday
• Picothermal — Cezar Chirila
• Picothermal Hardware — GitHub
• Picothermal Firmware and WebUSB App — GitHub
• FLIR Lepton — Official Product Information
• WebUSB API — MDN Web Docs
• KiCanvas