lightanddesign.ru
You might also like
Люди всегда хотели большего, в том числе видеть в темноте, как хищники. В этой статье описывается природа приборов ночного видения, различные типы и способы создания собственного устройства всего за 50 долларов (эта оценка включает среднюю стоимость компонентов).
Для того чтобы иметь возможность видеть в темноте, человечество использовало искусственные средства для обеспечения дополнительных функций своих органов зрения.
В древние времена такими средствами были различные костры, факелы и другие способы освещения окружающей среды.
С ускорением научно-технического прогресса средства обеспечения зрения человека в темноте дня становились все более сложными и совершенными. Главную роль в этом сыграли различные средства освещения. Среди них главную роль играли средства, обеспечивающие людям длительное непрерывное освещение и контролирующие его до минимума. Среди этих средств можно перечислить: факелы, различные статиновые свечи, а позднее парафиновые, масляные лампы и фонари.
Позже появились еще более совершенные средства. Среди них была шахтерская ацетиленовая лампа. Благодаря своим небольшим размерам, они обеспечивали шахтерам хорошее (по тем временам) освещение в течение длительного периода времени при минимальном расходе рабочего вещества (карбида кальция). .
Кульминацией этого типа освещения окружающей среды путем сжигания веществ является водородная лампа, так называемый "свет Драммонда".
Драммондский свет (также называемый лимелайт) — это тип сценического освещения, использовавшийся в театре в 1860-х и 1870-х годах. Сильное свечение было получено с помощью водородно-кислородного пламени, приложенного непосредственно к цилиндру с оксидом кальция (известью). Она может быть нагрета до 2572°C (белая известь) без плавления. Свет образуется в результате комбинации теплового излучения и свечения. Хотя свет Драммонда уже давно вытеснен электрическими светильниками, его название прочно укоренилось в английском языке, например, выражение "limelight".
Структура лампы Драммонда.
Эффект накаленной части оксида кальция (извести) был впервые замечен в 1820-х годах британским ученым Голдсуорси Гурни на основе его исследований водородно-кислородных горелок, обычно приписываемых Роберту Хейру (химик).
В 1825 году шотландский инженер Томас Драммонд увидел демонстрацию световых явлений Майкла Фарадея и понял, что тщательное изучение этих явлений может быть полезным. Драммонд построил практический прототип устройства в 1826 году, когда родилась концепция "света Драммонда".
Впервые такие светильники были использованы в Королевском театре Ковент-Гарден в Лондоне в 1837 году и с удовольствием применялись в театрах в 1860-х и 1870-х годах. Светильники Drummond в основном использовались для освещения сольных исполнителей, как прожекторы. Они достались только художникам. Электрические дуговые лампы быстро заменили лампы Драммонда в конце 19 века.
Но, как теперь говорят, "все было не так". Мужчины стремились увидеть ночь своими глазами и (надеюсь) не привлекая ненужного внимания.
Сегодня, с развитием современных электронных и малых интегральных схем, стало возможным создание небольших приборов ночного видения, которые переносятся человеком и являются достаточно прочными, чтобы обеспечить прочное изображение окружающей среды ночью или в неосвещенных частях. .
Эти устройства особенно популярны в армии. Кстати, в этом нет ничего удивительного, поскольку на протяжении всего периода эволюции человечества именно этот сектор был военным.
Приборы ночного видения и их принцип работы
Приборы ночного видения (ПНВ) — это категория оптико-электронных приборов, которые обеспечивают оператору изображение местности (объекта, цели и т.д.) в условиях низкой освещенности. Приборы этого типа нашли широкое применение в ночных военных действиях, для скрытого наблюдения (распознавания) в темное время суток и темных помещениях, для управления транспортными средствами без камуфлированных фар и т.д. Несмотря на преимущества, которые они предлагают пользователю, подавляющее большинство доступных моделей не способны обеспечить периферийное зрение. Это означает, что для их эффективного использования требуется специальная подготовка.
Существует несколько подходов к созданию электронных видоискателей
Усиливает очень слабый видимый свет. Это невидимо для человеческого глаза. Эта идея используется в электрических преобразователях (EOP) и в современных камерах наблюдения с так называемой ночной жизнью.
Наблюдение в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны от 0,7 до 1,5 мкм). Чувствительность в этом диапазоне достигается с помощью ЭОП и тепловизионных камер. Поскольку не существует естественных источников ближнего инфракрасного излучения, кроме солнца, эти устройства не могут ничего увидеть в абсолютной темноте без подсветки. Для таких устройств, невидимых невооруженным глазом, существуют специальные источники освещения (инфракрасные светильники на основе инфракрасных светодиодных ламп).
Наблюдения в центральной (тепловой) инфракрасной области (длина волны 7-15 мкм). В этом диапазоне находятся все твердые вещества, которые нагреваются при температуре в нашем мире выше -50 °C. Они называются тепловизионными камерами. Они показывают изображения разницы температур и не требуют освещения.
Они могут наблюдать ультрафиолетовый спектр. Однако отсутствие природных источников ультрафиолета (кроме солнца) и почти полное отсутствие искусственных источников ультрафиолетового освещения, видимых невооруженным глазом, препятствует распространению УФ НБ.
Технически существует несколько распространенных способов строительства UUV.
- Специальные современные твердотельные видеокамеры могут дать освещенность сцены Lux всего 0,0005. Это позволяет вести наблюдения в условиях очень низкой освещенности. Кроме того, чувствительность к ближней инфракрасной области позволяет осуществлять невидимую подсветку сцены (с помощью ИК-светодиодов) и использовать обычные камеры без ИК-фильтров. Чтобы избежать ошибок в цветопередаче, обычные домашние камеры оснащаются специальными фильтрами, отсекающими ИК-спектр. Камеры наблюдения или недорогие потребительские видеоустройства не имеют таких фильтров и поэтому подходят для мониторинга ИК-подсветки. Однако в темноте нет естественного источника ближнего ИК-излучения, поэтому ничто не освещает эти камеры и ничего не видно. Для освещения обычно используются инфракрасные излучающие лампы на основе инфракрасных светодиодных ламп.
- Электрооптические преобразователи — это оптоэлектронные вакуумы, усиливающие видимый и ближний инфракрасный диапазон. Он обладает высокой чувствительностью и может создавать изображения в условиях очень низкой освещенности. Они были исторически первыми приборами ночного видения и до сих пор широко используются в недорогих ПНВ. Они чувствительны только к ближнему инфракрасному спектру и, как и твердотельные камеры, требуют освещения (например, ночного неба или инфракрасного света). Огни ЭОП усиливаются в тысячи и десятки тысяч раз.
- Фотография, которая преобразует слабый свет в поток электронов.
- Усилители потока этих электронов и
- Флуоресцентно-экспрессирующие дисплеи, атакуемые потоком электронов, воспроизводят улучшенное изображение.
Простая конструкция EOP.
Конструкция шланга усилителя изображения с пластиной микрокосма.
- Тепловизионные камеры обычно представляют собой объемные датчики теплового изображения. Хроматометры и приборы ночного видения чувствительны к диапазону длин волн 3-14 мкм (средний инфракрасный диапазон), соответствующему излучению от нагретых тел при температуре от -50 до +500°C. Поэтому болометрические органы не требуют внешнего освещения и регистрируют излучение самого объекта, создавая картину разницы температур.
Изображения собак, полученные с помощью тепловизионных камер
Прибор ночного видения состоит из следующих основных частей
- Фонарик, фонарик
- приемник излучения, приемник
- усилитель, и
- устройство формирования изображения.
Для чего обычно используются приборы ночного видения
Современные приборы ночного видения выпускаются в различных базовых формах.
Самым простым является глаз ночного видения, который представляет собой телескоп, удерживаемый в руке оператора, обычно невысокого роста.
Бинокли ночного видения имеют два ЭОПа и дают увеличенное стереоскопическое изображение.
Очки ночного видения — устанавливаются на голове, имеют широкое поле зрения и не увеличивают изображение (или имеют переменное увеличение от 1х до более высоких значений, которые можно использовать как бинокль). Очки могут иметь два ЭОПа или быть псевдоинтерпретаторами, изображение ЭОПа достигает обоих окуляров. Очки с увеличением 1x для одного глаза можно использовать в качестве недорогой альтернативы очкам.
Приборы ночного видения устанавливаются на оружие и обычно имеют сетку, увеличивающую изображение. Для обычных стрелков также предлагаются насадки ночного видения. Эти стрелки должны быть способны выдержать отдачу оружия. Не все стрелки могут использовать огнестрельное оружие большой мощности.
В качестве альтернативы, инфракрасный лазерный указатель, прикрепленный к пистолету, можно использовать для туров через очки ночного видения, так как радиус его действия невидим.
Приборы ночного видения также устанавливаются на боевых машинах и интегрируются в кластер.
Какой прибор ночного видения мы будем собирать?
Исходя из вышесказанного, теперь, когда мы знаем, как производятся приборы ночного видения и каковы их типологии, мы можем подумать о создании собственных.
Как показывает анализ информации, наиболее доступным способом является удаление инфракрасного фильтра из бытовой видеокамеры.
Двигаясь в этом направлении, на наш взгляд, есть три дальнейших пути создания этого устройства.
- Снимите инфракрасный фильтр с доступного смартфона, т.е. с основной видеокамеры (не с передней), и
- Подключение наружной камеры к смартфону, удаляющему инфракрасный фильтр, может привести к тому, что
- Приобретите смартфон с функцией ночной видеосъемки. В этом типе смартфонов уже есть видеокамера со снятым инфракрасным фильтром. Однако, поскольку целью нашей статьи является создание собственного устройства, мы не будем рассматривать этот метод. Однако если вас заинтересовал этот метод, мы приводим ссылки на множество подобных устройств.
- Использование специальных винтов с ландшафтными головками, требующих специальных инструментов (обычно недоступных любителям).
- Многие смартфоны собираются путем термической сварки компонентов, что еще больше затрудняет разборку корпуса
Дотошные люди наверняка захотят спросить, почему именно смартфон? Почему не видеокамера?
Суть заключается в разработке системы, которая будет использоваться как "ночной глаз" человека, поэтому должна быть возможность носить эту систему прямо на голове, как обычные очки.
Поскольку существует множество попыток различных компаний "взять на вооружение" виртуальную реальность в той или иной форме (особенно с появлением виртуальных очков Google Cardboard), рассмотрите возможность создания устройства на базе новейших смартфонов и импортированных со специальной системой установки, надеваемой на голову Вполне разумно рассмотреть такую возможность. . Более того, используя смартфон в качестве центрального устройства, функциональность этой системы ночного видения может быть расширена и модифицирована до значительно более широкого диапазона.
Сборка прибора ночного видения
Во-первых, оговорка: алгоритм, анализируемый ниже, не является подробным "пошаговым, обязательным процессом". Напротив, это набор основных принципов, которыми вы будете руководствоваться при разработке собственного устройства.
Практически любой тип потребительской камеры, доступной на рынке, может быть использован в качестве объектива и прибора ночного видения.
При выборе камеры основной принцип заключается в том, что чем выше разрешение, тем четче изображение в виртуальных очках.
Однако это не означает, что онлайн-камеры с низким разрешением не имеют "права на жизнь", как камеры ночного видения. Их часто можно использовать в качестве дистанционных камер для съемки видео или фотографий в ночное время. Однако их трудно использовать для видения головы, так как изображение очень размыто.
Модификации камеры.
Обеспечивает усредненную функцию разборки — вещество остается неизменным, так как процесс может отличаться от камеры к камере.
- Первоначально линзы имеют внешнюю
- вынимается с помощью отвертки, а инфракрасный фильтр снимается. Как его распознать: он четко выделяется красным цветом.
- Снова вкрутите объектив
Слияние камеры и смартфона
Для того чтобы смартфон увидел камеру, необходимо использовать OTG-кабель.
Внешний вид кабеля OTG
Что такое USB OTG: технология On-The-Go была введена в USB в 2006 году, что позволило подключить два устройства без дополнительного USB-хоста. При USB-подключении одно устройство выступает в качестве центрального компьютера, а другое — в качестве периферийного. Одно и то же устройство в разных условиях является либо центральным компьютером, либо периферийным.
При использовании USB OTG устройства имеют двойное назначение и могут сами определять, что они собой представляют. Если речь идет о смартфоне, есть возможность подключить наружное устройство наружного наблюдения.
В современных смартфонах (хотя еще не во всех) эта функция может быть встроена. Это означает, что можно подключать флэш-накопители, камеры, клавиатуры, принтеры и т.д. Нет проблем. Фактически, вы можете подключать устройства, не требующие дополнительных драйверов.
Если ваш смартфон не поддерживает OTG, вы можете использовать переходник. Micro USB / USB-C с одной стороны и USB-A (обычный порт) с другой.
Создайте подсветку для прибора ночного видения
Как отмечалось выше, тип ночного видения, который мы собираем, требует для работы инфракрасного света. Таким образом, область, на которую смотрит камера, должна быть освещена.
Чтобы осветить его, необходима инфракрасная линза. Многие из этих устройств можно приобрести на Aliexpress.
Устройства, показанные по ссылке выше, имеют ток около 0,25 ампера.
Вам нужно будет дать:.
-
Зарядка/разрядка аккумулятора 18650 (повышение 5 В с помощью ревизора заряда/разряда — питание ИК-объектива для зарядки до 12 В)
Программа для смартфонов
Чтобы создать смартфон, необходимо загрузить и установить программное обеспечение для "просмотра" камеры. Например, USB-камера (для Android).
Устройства для размещения смартфонов
Чтобы носить смартфон на голове, необходимо выбрать размер смартфона и взять один из многочисленных видов шлемов виртуальной реальности.
На следующем этапе необходимо в какой-то форме определиться с выбранным шлемом — батарея для заднего освещения, заднее освещение и камера (в этом случае 3D-печать могла бы очень помочь в создании компактного разъема. (совместимый с конкретным шлемом).
Это! Ваш персональный прибор ночного видения — готов к работе!
В следующем видеоролике показан пример сборки подобного устройства. Однако рекомендуется использовать вышеуказанный контроллер заряда/разряда (не тот, что на видео), так как он сочетает в себе и прием ячеек 18650, и контроль заряда/разряда.
Примеры подобных устройств:.
Диапазон применения таких устройств очень широк: от ночной съемки в полной темноте до видения спящих детей (при усовершенствовании системы — с помощью программного обеспечения для анализа изображений).
What’s next?
Дальнейшее развитие микроэлектроники и программного обеспечения привело к тому, что приборы ночного видения стали включать в себя различные интеллектуальные подсистемы, позволяющие вести непосредственное наблюдение ночью или в условиях низкой освещенности, а также интеллектуальные инструменты для оценки и прогнозирования состояния окружающей среды привело к тому, что приборы ночного видения стали включать в себя множество интеллектуальных подсистем, которые позволили создать интеллектуальные инструменты для оценки и прогнозирования окружающей среды. В частности, эти новые характеристики позволяют современному оружию не только иметь низкую заметность, но и прогнозировать поведение и предлагать огневые точки для гарантированного уничтожения.
Поэзия Но мы не солдаты — мы используем это устройство для всяких "милых" задач ^_^.
Удобно: наблюдение за спящими детьми, ночная фото/видеосъемка, кошка …
Поэзия Самым дорогим аксессуаром для устройства, описанного в этой статье, является камера 1920×1080 (предпочтительно камера с самым высоким разрешением, которое вы можете себе позволить).
Напишите в комментариях, почему вы используете это устройство?
Облачные VPS-серверы McLeod — это быстро и безопасно.
Зарегистрируйтесь по ссылке выше или нажмите на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера в конфигурации!
