Инфракрасное стекло своими руками

Инструменты

Инфракрасное освещение всегда было актуально для разработки различных охранных систем, так как оно позволяет видеть объекты даже в полной темноте. В последнее время проявление позитивного влияния ИК-света замечено и при выращивании тепличных растений. Стоимость профессионального оборудования достаточно высока, а комплектующие далеко не всегда соответствуют поставленным целям. Поэтому рассмотрим, как своими руками сделать инфракрасный фонарь.

Оглавление

Принцип работы инфракрасного фонаря

В первую очередь определим, что такое инфракрасный фонарь и для каких целей его используют. Подобные фонари предоставляют возможность осуществить дополнительную подсветку объектов для наблюдения с помощью лучей в инфракрасном диапазоне.

Свет, выделяемый таким фонарем — невидим человеческому глазу, однако позволяет разглядеть интересующий предмет даже в полной темноте за счет использования инфракрасных светодиодов. Особенно это будет актуальным для охранной сферы, ведь затруднительно поставить на объекте мощный прожектор, от работы которого будет больше неудобств. В таком случае и стоит использовать фонарь инфракрасной подсветки, который имеет такой ряд свойств:

• увеличение дальности наблюдения,
• облегчение идентификации объекта,
• наблюдение за местностью и объектами в ночное время,

Подобное освещение будет оптимальным выбором, поскольку такие фонари обладают рядом преимуществ:

• низкое энергопотребление,
• долговечность службы светодиодов,
• дальность действия.

Комплектующие для сборки инфракрасного фонаря

Собрать инфракрасный фонарь своими руками не так уж и сложно. Для начала понадобятся простейшие инструменты:

• крестовые отвертки (различных размеров),
• паяльник с тонким жалом, мощностью 60 Вт,
• инфракрасные светодиоды (средняя стоимость от 1 доллара за штуку),
• провод для подведения питания от светодиодов до аккумуляторной батарейки,
• собственно, сама батарейка для ИК-фонаря

Кроме этого, следует использовать изоленту и взять основу для фонаря. Сгодится и простой фонарь, который будет переоборудован в инфракрасный. Для создания такого прибора не требуется что-то специфическое, любые комплектующие возможно приобрести в первом же магазине электротехники.

Процесс сборки инфракрасного фонаря

Создание инфракрасного фонаря тоже не отличается сложностью. По сути, если он конструируется на основе простого светодиодного, то зачастую достаточно путем перепайки заменить обычные светодиоды на инфракрасные — и устройство готово. Если же требуется создать технику посложнее, тогда придется провести несколько больше манипуляций:

• старый фонарь разбирается и из него извлекается линза (защитное стекло, если оно имеется — лучше оставить),
• к инфракрасным светодиодам (или светодиоду, если используется один) припаиваются силовые провода,
• следом к элементу питания (батарейке или аккумуляторной батарее) припаивается второй конец провода,
• завершающим этапом будет изоляция соединений. При спайке желательно закрывать спаянные элементы с помощью трубок термоусадки, провода следует скреплять между собой изолентой.

После того, как действия были выполнены — инфракрасный фонарь готов.

Довольно часто для осуществления эффектного наблюдения за удаленными объектами следует использовать нечто более существенное, нежели простой ИК-фонарь. Для этих целей вполне по силам собрать инфракрасный прожектор. У людей, неподготовленных к подобной работе, при упоминании слова «прожектор» может возникнуть ассоциация с громоздким осветительным оборудованием, однако это не так. Грубо говоря, прожекторы — это мощные инфракрасные фонари и со значительным количеством инфракрасных светодиодов.

Для основы необходим корпус, который в дальнейшем и будет представлять собой ИК-прожектор. В случае, если планируется создать осветительный прибор малой мощности для бытовых нужд (к примеру, для осуществления ночной съемки) необязательно закрывать светодиоды защитным стеклом, в ином же случае, если предполагается использование прожектора в качестве осветительного прибора для систем видеонаблюдения — крайне рекомендуется заключить готовую конструкцию во влагозащищенный корпус.

• в выбранном корпусе (допустим, имеющим вид пластиковой коробочки) производятся отметки (к примеру, 8-10 под такое же количество светодиодов в каждом ряду, которых так же будет несколько) Отметки должны проходить на равном расстоянии друг от друга (оптимально выбрать разницу в 5 мм),
• с помощью сверла и маломощной дрели или шуруповерта на указанных отметках просверливают отверстия для вставки светодиодов. С другой стороны корпуса тоже следует продумать систему крепления. Если любительский ИК-прожектор будет присоединяться к фотоаппарату или видеокамере, то достаточно сделать одно отверстие, внутрь которого будет вставлен болт и впоследствии затянут гайкой,
• макетную плату (для монтажа светодиодов) обрезают с помощью простых ножниц до нужных под монтаж размеров,
• далее в ней располагают инфракрасные светодиоды так, чтобы катоды и аноды были расположены в ряд, а сами ИК-светодиоды попадали в просверленные отверстия в корпусе коробки,
• ножки светодиодов сгибаются в одну линию для дальнейшей спайки, каждый ряд отдельно,
• с помощью паяльника (оптимально подойдет модель с тонким жалом и мощностью нагрева в 60 Вт) дорожки ножек светодиодов спаиваются в линии,
• после указанных действий черным силовым проводом осуществляется соединение дорожек анодов (к примеру, если ИК-светодиоды расположены в три ряда и соответственно будут иметь шесть рядов ножек на обратной стороне платы, то аноды представляют собой три ряда. К крайнему из них припаивается провод, с остальными рядами его подсоединяют с помощью перемычки),
• к катодам следует припаять по резистору с сопротивлением 220 Ом, после чего перемычки резисторов соединяют в единое целое и к ним припаивают красный силовой провод,
• с другой стороны кабелей должна быть подключена аккумуляторная батарейка,
• после указанных действий корпус собирается и любительский ИК-прожектор, собранный своими руками, готов.

Желательно добавить возможность отключения подачи питания на светодиоды. Несмотря на их малый расход энергии, попросту нецелесообразно подавать питание, когда в ИК-подсветке (особенно в светлое время) нет потребности.

Области применения инфракрасного фонаря

Как уже было написано несколько выше, основная среда применения инфракрасных фонарей и прожекторов пролегает в сфере безопасности. Фонари наиболее оптимально подходят для следующих целей:

• в качестве подсветки в ночное время суток перед домофонами и дверными видеоглазками, чтобы иметь возможность непосредственно разглядеть человека,
• подсветка систем внутреннего видеонаблюдения (особенно актуально для небольших помещений),
• дополнительное освещение пространства в ночное время (для наружных камер наблюдения),
• инфракрасные прожекторы (исключая любительский класс, который по дальности работы следует отнести к классу ИК-фонарей) применяются в тех случаях, когда требует обеспечить хорошую степень наблюдения за объектами на средних (от 20 до 50 метров) и дальних дистанциях (вплоть до 400 метров),
• обеспечение эффективной подсветки для систем видеонаблюдения при охране зданий с большой площадью,
• просмотр охраняемого периметра,
• дополнительное освещение для приборов ночного видения,
• при недопустимости использования прожекторов освещения, которые могут причинять неудобство при работе с ними.

Отдельно стоит выделить еще один занятный аспект использования инфракрасных фонарей, раз уж речь зашла о видеонаблюдении. В силу каких-либо причин не каждый человек пожелает, чтобы видеокамера могла его зафиксировать. В таком случае существует простой и крайне дешевый вариант, как можно обеспечить себе камуфляж и скрыть лицо от камер видеонаблюдения. Для этого достаточно создать простейшее устройство, работающее по принципу инфракрасного фонаря. По указанной методике сборки такого фонаря следует закрепить на головном уборе (подойдет обычная кепка) несколько инфракрасных светодиодов, подключаемых к девятивольтовой батарейке. Подобная система совершенно не будет выделяться своим внешним видом, однако для камер видеонаблюдения верхняя часть корпуса человека будет представлять собой яркое пятно, в котором нельзя будет различить лицо.

Злоумышленники могут не спешить радостно потирать руки, указанный способ действует лишь против бюджетных камер видеонаблюдения, более дорогие модели не столь чувствительны к влиянию на них ИК-излучения. Поэтому на хорошую систему видеонаблюдения подобные трюки не подействуют, лицо человека будет хорошо различимо даже при использовании нескольких рядов ИК-светодиодов.

Техника безопасности при работе с инфракрасным фонарем

Важно помнить, что использование указанной технологии может нанести вред здоровью человека при неправильном выполнении требований по технике безопасности.

• инфракрасное излучение от мощных источников при прямом попадании на сетчатку глаза способно высушивать слизистую оболочку, что приведет к усталости глаз и даже болезненным ощущениям. Поэтому, при использовании такого устройства, как инфракрасный лазерный фонарь не следует ни в коем случае направлять его в глаза человеку (разве только если подобный фонарь используется в целях самозащиты от нападавшего),

• контакты, по которым проходит питание — следует надежно изолировать от возможного воздействия на них влаги, что вызовет коррозию или короткое замыкание схемы,
• пайку контактов следует проводить хорошо работающим паяльным оборудованием, чтобы не допустить возможности получения ожогов при проведении работ,
• следует стараться избегать прямого воздействия солнечных лучей на инфракрасные светодиоды во избежание их перегрева,
• корпус инфракрасного оборудования следует надежно собрать, чтобы предотвратить возможность попадания внутрь системы загрязнения или влаги.

Указанные устройства приобретают в последнее время все большую популярность благодаря своему качеству и долговечности срока службы. Низкое энергопотребление, бюджетная стоимость инфракрасного осветительного оборудования в совокупности с его возможностями — станут убедительным доводом в сторону выбора подобных устройств для обеспечения безопасности. Собранные любительские системы позволят без лишних затрат заиметь вдовес к фотоаппарату или видеокамере полноценное вспомогательное оборудования для совершения фото- и видеосъемки в ночное время.

Источник

Как сделать инфракрасный фонарь своими руками? Обзор готовых моделей

Немного истории. Эволюция развития фонаря начинается ещё с Античных времён. Вначале для освещения в тёмном помещении использовали факелы. Через некоторое время стали использовать свечи, керосиновую лампу, стержневые лампы, лампы накаливания. С появлением сухих батарей стали разрабатывать ручные фонари разной конструкции. Все эти осветители излучали видимый свет.

Постоянное совершенствование технологий в электронной технике привело к возможности освещать предметы (объекты) инфракрасным светом, невидимым человеческим глазом, но видимый сенсором прибора ночного видения. Это позволяет скрывать от окружающих наблюдение за нужным объектом в темноте или при слабом естественном освещении. На рис. 1 показан диапазон спектра частот, излучаемых солнцем.

Рис. 1. Излучаемый Солнечный спектр

Для улучшения видимости этих объектов сенсором ПНВ применяется инфракрасный фонарь или прожектор. Внешний вид инфракрасного фонарика мало чем отличается от обычного. Разница будет в источнике света осветителя. Так, в обычном используются светодиоды, излучающие видимый свет, длина волны (λ) которого находится в диапазоне от 0,4 до 0,7 микрометра, а в ИК-осветителе λ = 0,7–1 мкм.

Использование ИК-фонарей в видеонаблюдении

Надо понимать, что электронно-оптический преобразователь (ЭОП) фотокамеры устроен куда проще нашего зрения. Он реагирует только на силу отражённого света от объекта. Если нет света, то нет и изображения. Для получения изображения необходим определённый уровень освещённости наблюдаемого объекта. Современные ЭОП начинают видеть при освещённости от 0,0005 люкса. На рис. 2 изображены снимки с инфракрасной подсветкой и без неё (для сравнения).

Рис. 2. Снимки без подсветки и с ИК-подсветкой

В дневное время источником света является солнце, свет которого содержит весь известный спектр частот. В тёмное время для видеонаблюдения требуется освещение видимым или невидимым светом. С видимой подсветкой всё понятно, для скрытной применяются инфракрасные фонари. ИК-подсветка используется в основном совместно с приборами ночного видения. К ним относятся:

• монокуляр,
• очки ночного видения (НВ),
• бинокль НВ,
• прицелы НВ,
• двухканальный монокуляр,
• комбинированные и специальные приборы.

На рис. 3 изображён монокуляр ночного видения в разрезе с указанием составляющих деталей.

Рис. 3. Монокуляр ночного видения в разрезе к содержанию ↑

Основные характеристики

Рассмотрим технические характеристики ИК-подсветки:

• длина волны (λ),
• тип излучателя,
• рефлектор (отражатель),
• выходная мощность,
• угол излучения,
• рабочая дальность,
• режимы,
• питание,
• время работы,
• рабочая температура,
• крепление,
• габариты,
• материал,
• цвет,
• вес.

На рис. 4 показаны основные детали камеры видеонаблюдения с внутренней инфракрасной подсветкой.

Рис. 4. Видеокамера для видеонаблюдения с ИК-подсветкой

Для надёжной работы задан начальный диапазон частоты инфракрасного спектра, то есть после частоты красного цвета. Чёткой границы нет. Выбрано 4 диапазона:

В качестве источника излучения применяются ИК-светодиоды и лазерные инфракрасные диоды. Светодиоды излучают спектр частот, то есть создают мягкое излучение, а лазерные дают более жёсткое излучение. Выпускаются лазерные излучатели с внутренней оптической системой. Такие излучатели формируют узкий луч.

Рефлектор предназначен для образования светового пучка. Геометрический размер его представляет собой равнобедренный треугольник с вершиной у источника света. Угол раскрыва определяется на уровне 0,5 по оси. Средний угол раскрыва составляет 40–80 градусов (угловых). Важно понимать, что с увеличением угла расхождения лучей расстояние подсветки уменьшается, а мощность прожектора в основном определяет не дальность, а площадь освещения. На рис. 5 показаны внешние подсветки разного вида.

Рис. 5. ИК-подсветки для видеонаблюдения

В дорогих моделях есть подстройка светового пятна. Рефлектор может быть как металлическим, так и пластмассовым и соответствовать требуемой жаропрочности. Инфракрасные диоды при работе нагреваются. Чем больше их мощность, тем больше нагрев. Поверхность рефлектора бывает текстурированная или гладкая. Спереди от рефлектора находится линза, которая защищает рефлектор и инфракрасный диод от окружающей среды. Изготавливается из стекла или пластмассы.

Мощность излучателей используется от милливатт до десятков ватт.

В пункте «режим» указаны возможные варианты работы. Например, в подсветке типа «хамелеон» возможны варианты:

• строб;
• маячок;
• SOS;
• регулировка излучения: высокое, среднее, низкое, минимальное;
• дистанционное управление.

Для крепления ИК-фонарика к приборам ночного видения используют разнообразные типы приспособлений. Самые распространённые из них — рельсовые планки Weaver и Picatinny, переходники для штативного гнезда с резьбой ¼, стринги для шлема или головы, универсальное крепление под стрелковое оружие. Разница между планками будет в ширине прорези. У планки Вивера = 0,180″, а у Пикатинни = 0,206″, а между центрами – 0,394″ и глубина — 0,118″.

К корпусу предъявляются жёсткие требования. Он должен быть лёгким, ударопрочным, водонепроницаемым. Выдерживать отдачу ружья. В основном выполняется из анодированного высококачественного алюминиевого сплава, так как он работает в жёстких погодных условиях.

Преимущества и недостатки

К достоинствам можно отнести:

• ИК-излучение безопасно для человека и окружающей среды.
• Обеспечивает незаметное освещение охраняемого объекта.
• Использование внешней подсветки улучшает качество изображения. Её можно располагать в любом удобном месте. Решает проблемы встроенной подсветки. Можно подбирать правильный угол освещения, выбирать прибор по мощности, дальности действия и площади покрытия.

К недостаткам относится изображение, которое получается чёрно-белым на цветной камере. Гладкие объекты (поверхность озёр или рек, стеклянные окна, кафель или глянцевая краска, снег, яркость заднего плана) отражают ИК-лучи и создают засвеченные пятна на изображении. Затрудняют видеоизображение также пыль, дождь, туман, летающие насекомые.

Другие сферы применения

Кроме фонариков и прожекторов, инфракрасный свет используют для видеокамер при недостаточной освещённости помещений; кассы, офиса, банка, склада, кладовой. Как дежурное освещение при видеонаблюдении, где не нужно привлекать внимание к объекту. Когда свет не должен мешать людям в кинотеатрах, театрах, ночных клубах, на автостоянках и дорогах (не ослепляет водителей).

Инфракрасный свет широко применяется в таких областях:

• медицина (улучшает обмен веществ, выводит избыточные жиры, добавляет двигательную энергию и др.);
• животноводство;
• тепловизоры;
• военная техника (система наведения, локация);
• электронная промышленность (дистанционное управление, оптическая связь);
• обогрев помещений;
• пищевая промышленность (сушка овощей, фруктов);
• астрономия;
• метеорология (измерение температуры объектов);
• научные исследования.

к содержанию ↑

Как сделать своими руками

При желании можно самостоятельно сделать ИК-подсветку своими руками, да и всю систему видеоконтроля. Для этого надо знать основы электротехники, принцип работы электронной аппаратуры и навыки в практической работе. Самый простой способ — переделать готовый светодиодный фонарик, излучающий видимый свет, и заменить излучатель инфракрасным светодиодом или лазерным диодом. При этом помнить, что лазерный диод лучше использовать для открытых мест (при необходимости осветить дальнее расстояние), а обычный светодиод — в замкнутых пространствах. На рис. 6 показан комплект видеонаблюдения для дачи или офиса.

Рис. 6. Комплект аппаратуры для видеонаблюдения

Для построения системы видеоконтроля определите, какой участок нужно контролировать, где расположить видеокамеры и при необходимости внешнюю ИК-подсветку (составить примерный план). Например: видеокамеры — количество, тип. Видеорегистратор — 1 шт. Блок питания, подсветка — количество, модель. Нужный комплект подобрать в магазине. Затем смонтировать комплект на объекте.

Не рекомендуется направлять ИК-свет в глаза — может обжечь роговицу глаза. Если освещённости не хватает, можно добавить несколько инфракрасных диодов.

Для снижения нагрева излучателя и потребляемой мощности используется импульсное напряжение с регулируемой скважностью, то есть диоды моргают. Соотношение времени включенного и выключенного состояния светодиодов происходит на высокой частоте и незаметно для глаз. На рис. 7 показаны формы импульсного регулируемого напряжения для светодиодов.

Рис. 7. Эпюры регулируемого напряжения от 10 % до 90 %

В таком блоке питания применяется, как один из вариантов, схема на интегральном таймере ne555 с силовым транзистором.

На рис. 8 изображена принципиальная схема питания импульсным напряжением для подсветки.

Рис. 8. Схема регулируемого блока питания для светодиодов подсветки

Схему можно собрать на макетной плате. Её можно купить вместе с необходимыми радиодеталями в любом радиомагазине.

Интегральная микросхема NE555 — это управляемый генератор импульсов. Для её функционирования необходимо с помощью внешних деталей установить режим работы. Показанная схема рассчитана на работу от источника +12 вольт. Элементы С1, R1, R2 задают частотный режим подсветки. С выхода 3 напряжение подаётся через ограничительный R3 на силовой ключ T1 (полевой транзистор). Он снимает нагрузку с вывода 3. По мощности подсветки выбирают тип VT1. Мощность резисторов 0,125 ватта. Переменный R1 изменяет частоту выходного импульсного напряжения. При импульсном питании диоды отдают большую световую мощность, чем при питании постоянным напряжением. Свечение диодов можно проверить камерой сотового телефона или фотоаппарата. На экране будет светлое пятно.

Важно. При выборе надо учитывать, что ик-подсветка и ПНВ должны работать в одном частотном диапазоне.

Обзор популярных моделей

В выпуске фонарей и светильников инфракрасного спектра участвуют следующие торговые бренды:

Они выпускают разные подсветки, на любой цвет и вкус.

Модель AZISHN CCTV LEDS, перечислим его характеристики:

• λ = 850 nm;
• ИК — диоды 48IR — 4 шт.;
• наружный;
• водонепроницаемый;
• для камеры видеонаблюдения.

Рис. 9. ИК-подсветка AZISHN CCTV

Прожектор KKMOON DC 12V, 12W, его характеристики:

• LED (96 шт.) — 850 nm;
• дальность — от 10 до 60 m;
• исполнение — IP65 (открытый, водонепроницаемый).

Рис. 10. ИК-прожектор KKMOON с 96 ИК-диодами

BEWARD – LIR6 — компактный источник света, его характеристики приведены ниже:

• исполнение — наружное;
• ИК-Led 3-го поколения;
• угол подсветки до 75°;
• дальность до 120 м, λ = 850 нм;
• вкл/выкл — автоматическое.

Рис.11. ИК-подсветка BEWARD LIR6

Это устройство подойдёт для СКУД и домофонии. IP-вызывная панель Hikvision DS-KV8102-IM с инфракрасной подсветкой, камерой и микрофоном:

• цветная камера, разрешение — 1 Мп;
• для одного абонента;
• дальность освещения — 1 м;
• угол обзора — по горизонтали 120°, по вертикали 120°.

Рис. 12. Вызывная панель DS-KV8102-IM

Мощный ИК-прожектор от известного бренда BOSCH EX26LED с 60 высокоэффективными светодиодами:

• длина волны — 840 или 940 нм;
• атмосферостойкий корпус;
• регулируется интенсивность излучения и чувствительность фотоэлемента;
• радиус действия до 18 м;
• угол излучения 30°.

Рис. 13. Внешний ИК-прожектор BOSCH EX26LED

Тактический фонарь с 4Xик-светодиодами NItecore CI7, фонарь-хамелеон Nitecore CI6 с ИК-режимом:

• бренд — Nitecore;
• светодиод — Cree XP-G2 R5;
• световой поток — 440 лм;
• дальность — 190 м;
• элементы питания — CR123A, 18650;
• режимы работы — 13;
• длина — 143 мм, диаметр — 25,4 мм, диаметр головной части — 40 мм;
• вес — 138 г;
• водонепроницаемость — IPX-8;
• материал корпуса — алюминий;
• тип — карманный.

Рис. 14. Внешний вид ИК-осветителя тактический фонарь с 4Xик-светодиодами NItecore CI7 (CI6)

Лазерный ИК-осветитель Барс IR L для установки на цифровые ПНВ, подходит как для применения отдельно, так и для установки на оружие. Характеристики следующие:

• тип излучателя — лазерный диод;
• рабочая температура — -40…+50 градусов;
• длина волны излучения — 808 нм;
• источник питания — 2 шт. (CR123A);
• мощность излучения — 200 (100, 50) мВт;
• угол расхождения — 2… 20 градусов;
• размер — 150х30х40 мм,
• вес — 170 г.

Рис. 15. Внешний вид ИК-осветителя Барс IR L Лазер

Марка Pulsar — это бренд корпорации Yukon Advanced Optics, выпускает спектр оборудования: от ИК-фонарей и монокуляров до цифровых прицелов и тепловизоров для смартфона. На рис. 8 изображён внешний вид ИК-осветителя Pulsar.

Рис. 16. Внешний вид ИК-осветителя Pulsar

Например, осветитель pulsar al 915t. Излучение в невидимом диапазоне. По стандарту IEC 60825-2007 соответствует первому классу. Тип диода — Laser 915 нм. Работает с цифровыми ПНВ. Крепится на планке Weaver. Отсутствует эффект муара. Фокусировка — световое пятно от узконаправленного до рассеянного. Регулировка мощности и угла расхождения пучка. Пятно в форме вытянутого эллипса. Использование ИК-осветителя позволяет увидеть невидимое.

Источник