Прибор ночного видения своими руками: советы по сборке

Содержание

Делаем своими руками

Что понадобится для изготовления прибора

В качестве основы для прибора можно использовать видеокамеру. Её функция состоит в приеме инфракрасного излучения, недоступного для человеческого глаза и его преобразования в видеосигнал.

Для этой цели пригодится любая старая камера с режимом ночной съемки. Конечно, это не должна быть дорогая и ценная камера. Можно использовать, например, веб-камеру. Но с ней придется немного поколдовать — удалить инфракрасную линзу (фильтр ИК-диапазона).

Также для подсветки понадобится источник инфракрасного излучения — инфракрасный прожектор.

Можно использовать даже недорогой инфракрасный фонарик или светодиод от телевизионного пульта.

Понадобится и устройство в виде окуляра, для просмотра изображения. Для этого вполне подойдет видоискатель со старой камеры

При подборе видоискателя очень важно, чтобы он был совместим с микрокамерой

Если у вас не окажется под рукой подходящих недорогих деталей, то их можно поискать в сервисах по ремонту бытовой техники.

Ещё понадобится источник питания. Главное требование к нему — это мощность, обеспечивающая хорошую автономность. Для этого подойдут аккумуляторы АА, ААА.

И последнее что потребуется — это корпус и кронштейны крепления всех элементов устройства. Тут можно пофантазировать — можно использовать корпус старого фотоаппарата, какой-либо пенал, кронштейн крепления налобного фонарика и т.д. Некоторые умудряются использовать для этого пластиковые бутылки.

Порядок сборки прибора

Сначала необходимо подготовить устройство, принимающее инфракрасное излучение. Для этого необходимо вход видоискателя присоединить к выходу вашей микрокамеры.

Видоискатель закрепить сбоку и разместить устройства на кронштейне или шлем-маске.

Прибор ночного видения из старой «мыльницы»

Очень интересный вариант с прибором ночного видения можно сделать из старой цифровой «мыльницы». В данном примере samsung.

Понадобится удалить инфракрасный фильтр из объектива (для изменения чувствительности к инфракрасному диапазону) и добавить инфракрасную подсветку. Остальная электронная начинка в фотоаппарате имеется.

Устанавливаем подсветку

На радиаторах охлаждения располагаем светодиоды и подходящие контакты. Подключаем контролер напряжения к питанию, и налаживаем его параметры.

Светодиоды обрабатываем теплопроводящей эмульсией, а затем припаиваем к соответствующим контактам.

https://youtube.com/watch?v=LP-aVd4MEYg

Кнопку устанавливаем на верхней части, при помощи ножа проделывая под нее проем. Фиксировать лучше на горячий клей. Светодиоды располагаем на передней панели аппарата для подсвечивания объектива. Соединяя их последовательно, выводы подсоединяем к понижающему модулю.

От контролирующей платы контакты, отвечающие за питания, выводим через кнопку к микроконтролеру напряжения.

ИК ПОДСВЕТКА ДЛЯ КАМЕРЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Данная характеристика настолько важна для камеры ночного видения, что ей необходимо вынести в отдельный раздел. По техническому исполнению различают два способа инфракрасной подсветки:

встроенная;
внешняя.

Оба типа подсветки работают с ИК излучением с длиной волны 730-900 нм. Это невидимый для человеческого глаза спектр светового излучения, который улавливает светочувствительная матрица видеокамеры, интерпретируя его в монохромное изображение.

Важным преимуществом ИК освещения над осветительными приборами видимого спектра является их незаметность. Злоумышленник не осведомлён попал ли он в поле зрения камеры, а система вполне может проследить за его действиями.

ВСТРОЕННАЯ ИК ПОДСВЕТКА

Такие камеры отличаются большим количеством светодиодов, соответственно, большей мощностью. Эта компоновка ночных видеокамер видеонаблюдения не является оптимальной. Ее дальность редко превышает 10-15 м.

Если производители на камере или в техпаспорте устройства указывают дальность встроенной ИК-подсветки более 20 м, то это очередной рекламный трюк.

В объяснении мелким шрифтом, скорее всего, указано, что эффективная дальность видеосъемки в ночное время рассчитана на естественное освещение ночью при полнолунии, при котором уровень света составляет 0,3-0,1 люкс.

Кроме того, для обеспечения дальности освещения превышающем 10 м суммарная мощность ИК светодиодов может превысить 10 Вт, что увеличит токопотребление только модуля подсветки до 1 Ампера.

При функционировании с такой мощностью светодиоды выделяют большое количество тепла и конструкция камеры должно предусматривать возможность его отведения от остальных устройств. Как правило, применяются пассивные радиаторы, однако в теплое время года такое техническое решение может быть недостаточным.

В случае с купольной камерой при размещении светодиодов внутри корпуса может возникнуть эффект отражения, ведущий к фоновой засветке изображения.

ВНЕШНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

При выборе внешнего осветительного прибора в инфракрасном диапазоне опытные инсталляторы систем видеонаблюдения ориентируется на следующие критерии:

Длина волны. Человек воспринимает световое излучение в диапазоне 400-700 нм. И несмотря на то что инфракрасный спектр начинается с 730 нм небольшое свечение источника ИК излучения ещё может быть заметно.

После частоты 850 нм качество изображения существенно ухудшается из-за снижения дальности и мощности излучения. Поэтому оптимальным вариантом являются источники с узким диапазоном ИК излучения — 750-850 нм.

Дальность обнаружения. Несмотря на то что этот параметр сильно зависит от чувствительности матрицы самой камеры, увеличить дальность подсветки можно, сконцентрировав пучок света (при этом уменьшается угол излучения) на контролируемом объекте.

Естественно, различные модели ИК прожекторов имеют разную дальность излучения, зависящую от количества светодиодов и потребляемой мощности.

Угол излучения. Необходимо выбирать такой прожектор, чтобы угол излучения был больше чем угол захвата камеры видеонаблюдения. Только в этом случае можно избежать затемнения краев изображения или световых пятен посредине. Энергопотребление. Рабочее напряжение большинства ИК прожекторов составляет 12 В (как и у стального слаботочного оборудования) сила потребляемого тока находится в диапазоне 0,35-1,2 А.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИК ПРОЖЕКТОРОВ ПО ДАЛЬНОСТИ ИЗУЧЕНИЯ

У производителей принято разделять источники ИК подсветки по дальности излучения на следующие категории:

Ближнего действия. Расстояние 1,5-10 м. Используются преимущественно в помещениях. Применяются в больницах, банках, кассах и других финансовых учреждениях, где в ночной период времени необходимо обеспечить качественную видеосъемку, но без применения подсветки видимого спектра. Среднего радиуса действия. Расстояние до 60 м. Угол излучения 120-160. Используется для освещения открытой территории средней и большой площади. Дальнего действия. Расстояние до 300 м. Угол излучения 20-60. Формирует узкий направленный пучок ИК излучение, сконцентрированное на отдельном объекте. Используются преимущественно на дорогах и режимных объектах. Последнее время нашли применение в клубах и кинотеатрах для ведения незаметного видеонаблюдения в условиях затемнения.

Диоптрический прицел своими руками — устройство диоптрического прицела

Существует диоптрический прицел, который делает момент прицеливания более точным, но при этом процесс несколько замедлен. Диоптрический прицел относится к разновидности механических прицелов, устанавливается он на крепление ласточкин хвост. Используя в оружии диоптрический прицел глаз стрелка, направлен на мишень и мушку через специальный разрез, сделанный в корпусе самого прицела. Особенность таких прицелов заключается в том, что мушка и мишень видны четко только в том случае, если находятся в одном фокусе, при правильном прицеливании, в противном случае стрелку не будет видна цель. Минус диоптрического прицела – сложность стрельбы при плохом освещении и медленность, то есть его нельзя быстро перевести на другую цель. Вот поэтому такие прицельные приспособления больше подходят для спортивных соревнований. На нашем портале можно посмотреть видео, как сделать оптический прицел для винтовки, также используются эти прицелы для арбалета.

Сделать диоптрический прицел самостоятельно вполне возможно главное иметь все необходимые материалы, желание и терпение. Чтобы изготовить прицел нужно подготовить материал. Диоптрический прицел представляет собой обычную пластинку, которая имеет маленькое отверстие (0,5-1,5 мм). Можете взять планку любого штатного прицела, который потом придется разобрать, снять размеры с прицельной планки и нарисовать новый чертеж.

фото. Устройство диоптрического прицела

Если нет штатной пластины с прорезью толщиной 0,5 мм, можете взять стальную пластину имеющую толщину 0,6 мм. Далее на заготовке потребуется наметить все нужные линии по подготовленному чертежу и по ним разрезать модель прицела. Чтобы улучшить угол обзора можно обрезать края пластины. Посадочное кольцо делается с помощью обычных круглогубцев, а также сверла с хвостовиком в диаметре 2,5 мм.

В результате у вас получиться готовая деталь, которую потом потребуется подогнать, обработать и собрать прицел.

Изготовленный прицел можно устанавливать на крепление ласточкин хвост. Такие прицелы вполне подойдут для стрелкового оружия в виде арбалетов

После того как вы самостоятельно изготовите прицел или купите новый вам обязательно потребуется выполнить важное задание, а именно пристрелку

Шаг 2: Электронная схема

ЖК-экран и ИК-прожектор работают от напряжения 12 В от батареек. Т.е. экран и фонарь через выключатель будут подключаться к контактному отсеку с элементами питания. Кроме основного выключателя, установим еще один дополнительный для включения и выключения ИК-фонаря. Видеокамера работает от напряжения 5 В и без понижающего преобразователя напряжения к батарейному отсеку подключаться не может.

В качестве преобразователя используем микросхему-стабилизатор напряжения 5 В. На вход стабилизатора будет подаваться положительное напряжение 12 В от батареек, а выход 5 В будет подключаться к плюсовому выводу питания камеры. Минусовой вывод питания камеры и средний вывод микросхемы-стабилизатора подключим к «минусу» батарейного отсека. Выход видеосигнала с камеры подключается к входу экрана через RCA-переходник типа «папа-папа». Звук в нашей конструкции не потребуется, поэтому его мы подключать не будем.

Очки «Диполь»

Очки ночного видения «Диполь» выпускаются уже более 20 лет. Благодаря новейшим технологиям и большому опыту производителю удается создавать качественные приборы оптимальной стоимости.

Главное преимущество очков «Диполь» – возможность легко менять объективы с разными типами увеличения без дополнительных настроек. Во всех моделях ОНВ используются окуляры с большим диаметром зрачка. Это существенно упрощает использование прибора, поскольку нет необходимости регулировать межглазное расстояние.

Очки удобно фиксируются на голове и не вызывают дискомфорта даже при длительной носке. Они легки и удобны в использовании. Простая конструкция позволяет быстро регулировать положение очков и откидывать их в вертикальное положение.

Другими преимуществами ОНВ «Диполь» являются надежность и долговечность прибора. Устройство обладает отличными механическими, оптическими и эргономическими характеристиками. Для создания очков производитель использует высококачественный сплав ударопрочного пластика и авиационного алюминия.

Для изготовления прибора понадобится:

3D очки с линзами
Автомобильный монитор хорошего качества с небольшой диагональю.
Аккумуляторные батареи от видеокамеры, типа Samsung 4 шт. по 3,5 В.
Две видеокамеры, одна из которых имеет очень хорошую чувствительность для работы ночью
Две ИК подсветки

Видео самоделки вы можете посмотреть в конце статьи!

Вот так выглядит монитор, который нам необходим для самоделки:
Две камеры, одна для ближнего обзора, а вторая для дальнего.

ИК подсветка, приобретённая на алиэкспресс, представляет из себя круглую плату с отверстием по центру и два ряда ИК диодов. Ссылку на них я оставил в начале статьи. Кстати можно приобрести подсветку в каркасе, а потом её разобрать, если подходящую не получится найти. Эти платы будут прикреплены на очки, как показано на фото ниже.

Монитор будет вмонтирован в очки следующим образом:

Изготовление прибора ночного видения ПНВ

Предварительно проверяем, как работает оборудование. К монитору подключаю маленькую видеокамеру, подаю 12 В – все нормально. Монитор показывает изображение передаваемое камерой

Монитор, с которого снята ножка подставки, устанавливаю в 3D очки. Перегородку, лишнюю начинку и линзы убираю. На 3D принтере распечатала удлинитель для корпуса очков, чтобы глазам было комфортно смотреть на монитор. Поверхность удлинителя получилась не совсем ровной из-за скорости печати принтера, однако это особого значения не имеет.

В корпусе очков прожгла дырки и закрепила всю конструкцию пластиковыми стяжками. Для надежности зафиксировала клеем «Секунда».

Имевшиеся на корпусе очков крепления аккуратно срезала и перенесла на крышку, чтобы та могла открываться и не проваливаться вниз. Шарниры на крышке я тоже закрепила стяжками. Также вкрутила маленький винтик для придания дополнительной прочности конструкции и возможности, открутив его, попасть внутрь устройства для ремонта или замены деталей.

На лицевой стороне прибора закрепляю маленькую видеокамеру между двумя светодиодными подсветками. Камеру побольше фиксирую сверху с помощью распечатанных на 3D принтере креплений, в которые закручиваю маленькие шурупы. Все держится надежно.

Для светодиодной подсветки также распечатала на 3D принтере крепления такой формы, чтобы боковые перегородки прикрывали камеру и не позволяли ее слепить светодиодам.

Фронтальная камера и светодиодная подсветка посажены на клей. Провода от светодиодов закреплены стяжками и проведены в корпус через просверленное отверстие. На корпус установила кнопки управления (включения/выключения и переключения на дальнюю или ближнюю камеру), к ним подключила провода. На корпусе я еще разместила джойстик, который отвечает за настройки дальней камеры.

В качестве источника питания я использовала 4 аккумулятора от видеокамер Samsung каждый на 3,5 В.

Аккумуляторы зафиксированы скотчем в единый блок, провода от них сходятся в разъеме. На разъеме указано, где какой провод, а также плюс и минус. К прибору аккумулятор подключается с помощью самодельного штекера, в котором последовательно спаянные провода зафиксированы клеем и скотчем. Штекер подключается к разъему аккумулятора, вилка – к прибору ночного видения.

С подзарядкой аккумуляторов пока есть определенные проблемы. Сначала в течение часа заряжается первый аккумулятор в блоке, затем переставляется зарядное устройство и заряжается следующий. Над этой проблемой еще, надо думать.

Первая камера ближнего действия:

Ночью протестировала прибор. Если ближняя камера изображение хорошего качества не дает, то дальняя отлично справляется со своей задачей. Хорошо видны дома, проезжающий транспорт, люди. И в лесу прекрасно можно будет рассмотреть и зайца, и волка, и нашу сову. Собственно, за совами я и собираюсь наблюдать.

Поколения ПНВ

Рассмотрим несколько модификаций:

Поколение 1, 1+. Наиболее простые и доступные прицелы. Используются новичками в охоте. Они чувствительны к световым колебаниям, в результате итоговая картинка получается нечеткой, требуют дополнительного использования осветителей. Прицелы ночного видения крепятся к оружию и применяются для наблюдения и точного прицела в процессе охоты. По принципу действия — это монокуляры ночные для охоты. С их помощью реально рассмотреть силуэт животного в ночное время и прицелиться с максимальной точностью за счет наличия прицельной сетки. Основным параметром при выборе ПНВ является электронно-оптический преобразователь, который существуют трех поколений.Поколение 1+ отличается более высокой устойчивостью к световым просветам, изображение в итоге четче и ярче.
Поколение 2, 2+. Модификации 2-го и 2+ поколения мощнее 1-го. Они обладают лучшей дальностью действия и не требуют высокого уровня освещенности. Они способны различать силуэт и в темную ночь. 2-е поколение ПНВ отлично подходит для охоты на ровной поверхности.
Поколение 3. Данный прицел отличается наличием фотокатода. Он способен распознавать объект в полной темноте без дополнительного света. Картинка отличается высоким уровнем качества. ПНВ 3-го поколения наиболее дорогостоящие.

Снимаем инфракрасный индикатор

Откручиваем все найденные винты сзади фотоаппарата. Это просто выполнить отверткой. Сделать это нужно внимательно, не навредив затвору и клипсу, также, не отключив шлейфы.

Демонтируем ЖК-дисплей, аккуратно отсоединяем от держателя, который затем также удаляем. Освобождаем передающие шлейфы ЖК-дисплея. Плата контроля передачи должна высвободить фронтальную крышку, которую можно отсоединить теперь.

Получив выход на конденсатор для зарядки вспышки, нужно также ему отключить питание, допустим, резистором или тестером.

Отпаяв питание, демонтируем плату контроля фотоаппаратом, оставляя только оптику и матрицу. Именно она нас и интересует.

Откручиваем матрицу с сенсором, удерживающим изображение. В данном фотоаппарате фильтром является небольшое стеклышко, обрамленное в полимер. Его снимаем бережно пинцетом, не нарушив сенсор.

Монтируем все узлы в обратной последовательности, проверяем функционирование фотоаппарата.

https://youtube.com/watch?v=A_6x7OrPfcU

https://youtube.com/watch?v=SrktB2ydCHo

https://youtube.com/watch?v=Dhb5C-c0ru0

Типы ОНВ: какой выбрать?

На сегодняшний день различают два типа ОНВ: бинокулярные и псевдобинокулярные. Первый тип очков состоит из двух одинаковых каналов под левый и правый глаз. В каждом канале есть объектив, электронно-оптический преобразователь и окуляр. В таких ОНВ изображение обрабатывается отдельно каждым каналом. В большинстве моделей есть специальный регулятор, позволяющий корректировать расстояния между зрачками. Поэтому каждый оператор может настраивать под себя бинокулярные очки ночного видения. Фото прибора такого типа представлено ниже.

Бинокулярные ОНВ позволяют быстро определять расстояние предметов до объектива, однако они отличаются большим весом и стоимостью. Их применение оправдано только в случае выполнения задач, требующих быстрой оценки расстояния и скорости движения. Поэтому бинокулярные очки чаще всего используются спецподразделениями и пилотами вертолетов для выполнения ночных операций.

В псевдобинокулярных очках происходит усиление изображения, которое попадает в объектив оптического канала, с последующим разделением его на два окуляра. Очки этого типа идеально подходят для ночной рыбалки и охоты.

Сборка прибора ночного видения

Сначала сделаем оговорку: рассматриваемый ниже алгоритм не является детальным «пошаговым, обязательным к исполнению». Это скорее основные принципы, которыми следует руководствоваться, при разработке своего устройства. В качестве объектива и одновременно средства для ночного видения, мы можем использовать практически любой тип бытовой веб-камеры, доступной на рынке.

При выборе веб-камеры следует руководствоваться тем, что чем выше её разрешение, тем более четким будет изображение в ваших виртуальных очках.

Однако это не говорит о том, что веб-камеры низкого разрешения «не имеют права на жизнь» в качестве прибора ночного видения. Их вполне можно использовать в качестве выносной камеры, которая будет снимать видео или осуществлять фотографирование в ночном режиме. Однако использование её в качестве головного средства зрения, будет сопряжена с трудностями, так как изображение будет весьма нечетким.

Модификация камеры

Мы приведем усредненную характеристику разборки – так как у разных камер процедура может отличаться, одна суть остается той же:

Сначала откручивается объектив;
Удаляем инфракрасный фильтр, поддев отверткой. Как его узнать: он отчетливо отдает красным цветом.
Привинчиваем объектив обратно

В видео ниже подробно показан процесс модификации камеры. Кроме того, наглядно показано различие между камерой с ИК-фильтром и без него:

Присоединение камеры к смартфону

Для того чтобы смартфон увидел камеру — необходимо использовать OTG-кабель.

Внешний вид OTG-кабеля Что такое USB OTG: Поддержка технологии On-The-Go появилась в USB в 2006 году и позволила связывать два устройства без дополнительного USB-хоста. При USB-соединении одно из устройств выступает в роли хоста, а другое – как периферия. При этом в различных условиях одно и то же устройство может быть либо хостом, либо периферией.

С USB OTG устройства стали обладать двойным назначением и возможностью определять, кем им быть. Если речь идет о смартфонах, то это возможность подключения внешних устройств без посредничества.

У современных смартфонов (не у всех еще) такая функция может быть встроена, тогда ты можешь без проблем подключать флеш-накопители, фотоаппараты, клавиатуру, принтер и так далее. Фактически ты можешь подключить любое устройство, не требующее установки дополнительных драйверов.

Если смартфон не поддерживает OTG, то можно воспользоваться переходником. С одной стороны – Micro USB / USB-C, с другой – USB-A (обычный порт).

Изготовление подсветки для прибора ночного видения

Как мы писали выше, прибор ночного видения того типа, который мы собираем, — потребует обязательной инфракрасной подсветки для своей работы. То есть, необходимо будет подсвечивать ту область, в которую смотрит камера. Для подсветки, нам потребуется инфракрасный фонарь. Достаточно большое количество данных устройств можно приобрести на AliExpress.

Для его питания потребуется:

Контроллер заряда/разряда для батарей 18650;
Преобразователь напряжения (который повысит 5V — с контроллера заряда/разряда – до 12 V для питания ИК фонаря)
Литий-ионный элемент питания форм-фактора 18650. Например, высокотоковый

Соединить элементы нужно согласно схеме ниже:

Программа для смартфона Чтобы смартфон «увидел» камеру – неоходимо скачать и установить любую программу, для камер. Например, USB Camera (для Android).

Устройство для крепления смартфона

Для крепления смартфона, в целях ношения его на голове, следует взять один из множества видов шлемов виртуальной реальности, подобрав под размер вашего смартфона.

Следующим шагом следует тем или иным способом закрепить на выбранном шлеме — указанные выше элементы питания подсветки, саму подсветку, а также камеру (в этом деле очень хорошо может помочь 3D печать, для создания компактного крепежа, максимально совместимого с конкретным шлемом). Вот и всё! Ваш личный прибор ночного видения – готов!

В видео ниже – показан пример сборки похожего устройства. Однако рекомендуется использовать рассмотренный выше контроллер заряда/разряда (не такой, как в видео) – так как он сочетает в одном компактном корпусе – как крепеж элемента 18650, так и средства его контроля заряда/разряда.

Пример похожего устройства:

Сфера применения подобных устройств достаточно широка — от ночной фотосъемки в полной темноте, до контроля сна спящего ребенка (если дополнить систему – любыми программными средствами анализа изображения).

Принцип действия и элементы для самодельного прибора ночного видения

Основой данного ПНВ есть фотоаппарат, именуемый «мыльницей». Электроника не терпит серьезных изменений, так как ЖК экран дает возможность отображать изображение в даваемое устройством. Настроив шумовосприятие объектива и увеличив восприимчивость к ИК-диапазону, получаем возможности камеры, улавливать предметы в близком инфракрасном диапазоне. Также похожее устройство применимо и в качестве тепловизора, различая температуру предметов.

Материалы:

фотоаппарат;
ИК — светодиоды;
радиаторы для охлаждения диодов;
контролер напряжения;
кнопка;
батарейка АА на 1,5 В две штуки;
проводники, изолятор.

https://youtube.com/watch?v=qTcLgbnkrng

Инструменты:

паяльник;
отвертка с набором головок;
канцелярский нож;
пистолет для подачи горячего клея;
пинцет.

Варианты изготовления самодельного прибора ночного видения