Инфракрасный фонарь для видеонаблюдения: как сделать своими руками

Основная характеристика

ИК-прожектор представляет собой специальное устройство, которое работает исключительно в инфракрасном спектре благодаря наличию 1 и более ламп. Данное преимущество делает все темные объекты видимыми для камеры наружного видеонаблюдения. Подсветка является очень важным составляющим, так как видеокамеры наружного наблюдения могут нормально фиксировать изображения только при наличии эффективной работы световых лучей, которые отбиваются от различных предметов, тем самым делая картинку более четкой. Без необходимого освещения предметы на картинке будут размытыми и серыми.

ИК-подсветка состоит из следующих частей:

  • Панель, которая имеет в своей структуре светоизлучающие диоды. Данный элемент необходим для обеспечения нормальной работы устройства даже при минимальном освещении или его отсутствии.
  • Светофильтр. Специальный фильтр необходим, чтобы демаскировать устройство. Функция светофильтра заключается в полном поглощении видимой составляющей инфракрасного излучения.
  • Герметичный корпус. Обычно камеры наружного наблюдения устанавливают вне помещения, вся электронная схема требует защиты от неблагоприятной погоды. Для этого устройство помещают в герметический корпус.
  • Драйвер питания. Данное приспособление необходимо для того, чтобы камеру можно было подключить к сети 220 В, так как сам светоизлучающий диод питается малым количеством энергии.

Определение ИК-подсветки и ее необходимость

ИК-подсветка предназначена для ночного видеонаблюдения, так как сама по себе камера в темноте не различает предметы

При попадании солнечного света на объектив часть излучения поглощается, а часть отражается. Сенсоры улавливают отраженное излучение и регистрируют. Затем в обрабатывающем модуле сигнал форматируется в цифровой и в таком виде записывается или передается на устройство. Однако у такой системы есть недостатки: когда уровень освещения становится слишком низким, разница между поверхностями и объектами оказывается слишком маленькой и сенсоры ее не улавливают. В темноте устройство беспомощно.

Инфракрасная подсветка для камер эту проблему решает. Устройство испускает инфракрасное излучение. Для человеческих глаз оно невидимо, однако сенсоры улавливают отраженный сигнал и фиксируют, формируя изображение по обычной схеме.

Качество «картинки» невысокое: изображение получается монохромным, «плоским», однако вполне четким, так как температура живых и неживых объектов отличается довольно сильно.

Что делать, если камера видеонаблюдения не переключается в ночной режим?

Большая часть преступных деяний совершается ночью, поэтому большинство современных камер видеонаблюдения могут видеть в темноте, используя встроенные инфракрасные светодиодные прожекторы. 

Вы не можете увидеть их свет невооруженным глазом, но датчик камеры может обнаружить объект, даже когда он черный.  Инфракрасный свет освещает сцену, а сенсор камеры фиксирует светлый объект, создавая относительно четкие черно-белые изображения. Камеры видеонаблюдения сами включают ночной режим, у них есть датчик освещенности, который срабатывает, когда становится слишком темно.

Однако иногда камеры видеонаблюдения может не переключаться в режим ночного видения. Это означает, что ИК-светодиоды не включаются, и камера не может ничего увидеть в темноте. Если у вас возникла эта проблема, прочитайте как решить проблему с камерой, которая не переключается в ночной режим. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

1. Убедитесь, что инфракрасная подсветка работает

Довольно часто ИК-блок может просто не включаться. Обычно это происходит, когда вода попадает в камеру и происходит замыкание в цепи ИК-подсветки.

Поэтому  убедитесь, что камеры устойчивы к атмосферным воздействиям и герметичность не нарушена. Просто осмотрите камеру и проверьте, нет ли остатков воды, а также проверьте ИК-блок и посмотрите, включается ли он.

Иногда бывает, что погасли только некоторые ИК-индикаторы, но не все. При этом камера будет работать в ночное время, но изображение будет слишком темным или очень низкого качества. В любом случае вам может потребоваться купить новый ИК-блок и заменить неисправный.

2. Проверьте источник питания.

Проверьте блок питания видеокамеры. Когда загораются ИК-светодиоды, камера потребляет больше энергии для питания ИК-блока. Если источник питания не может обеспечить достаточное количество энергии, ИК-светодиоды не могут включиться.

Убедитесь, что блок питания работает правильно, в некоторых случаях блоки, к которым подключены камеры, могут выйти из строя. Если вы используете камеры с батарейным питанием, проверьте батареи и убедитесь, что они обеспечивают достаточную мощность.

3. Контролируемая область слишком яркая.

Если камера направлена ​​прямо на источник света, ее датчик освещенности может не переключиться в ночной режим. При достаточном свете, попадающем на датчик, ИК-подсветка не включается. Если это ваш случай, попробуйте отрегулировать угол наклона камеры или переместить источник света.

4. Проверьте проводку.

Вы должны убедиться, что ваша камера видеонаблюдения подключена правильно. Иногда проблема возникает из-за поврежденного провода или неполной установки. Осмотрите не включающуюися камеру, проверьте проводку и убедитесь, что нет повреждений.

5. Выключите и снова включите камеру или записывающее устройство.

В редких случаях камера не переключается в ночной режим, потому что она «зависла». В этом случае рекомендуется перезагрузить видеорегистратор или выключить и снова включить саму камеру, а затем проверить изображение в ночное время, чтобы увидеть, включаются ли ИК-светодиоды.

Кроме того, некоторые IP-камеры не включают ИК-подсветку из-за проблем, связанных с программным обеспечением. Обновите оборудование до последней версии прошивки и попробуйте еще раз.

6. Плохая камера

Если ваша камера не работает с ночным видением с первого дня и, что бы вы ни пробовали, она все равно не работает, возможно, у вас нерабочая камера. Довольно часто случается, что видеокамера неисправна с производственной линии. Свяжитесь со своим продавцом / дилером и получите замену устройства.

Таковы основные причины того, что камера видеонаблюдения не переключается в ночной режим.

Ну а мы напоминаем, что наша компания «Запишем всё» с 2010 года занимается монтажом, модернизацией и обслуживанием любых систем видеонаблюдения, а также видеодомофонов в Москве и Подмосковье.

Мы работаем быстро, качественно и по доступным ценам. Перечень услуг и цены на их вы можете посмотреть здесь.

Звоните +7 (499) 390-28-45 с 8-00 до 22-00 в любой день недели, в том числе и в выходные. Мы будем рады Вам помочь!

2020-09-09T17:42:28+03:009, Сентябрь, 2020|Системы видеонаблюдения|

Достоинства и недостатки

Преимущества устройства:

  • Инфракрасная подсветка обеспечивает наблюдение за комнатой, домом и территорией целого участка ночью.
  • Корректирует качество изображения при плохом освещении, улучшает детализацию.
  • Подсветка уменьшает расход энергии. Освещение двора мощными прожекторами обходится заметно дороже, чем установка ИК-светильников и наблюдение в инфракрасном излучении.
  • Светодиодные устройства долго служат.

Есть и недостатки:

  • изображение только черно-белое вне зависимости от того, какая камера установлена;
  • в ламповом прожекторе приходится часто менять лампочки;
  • стекла рассеивателя нужно часто чистить.

Критерии выбора

Выбирая прожектор для видеокамеры, необходимо учитывать четыре основных характеристики:

  1. Потребляемую мощность. Чем меньше потребляемая мощность, тем дольше прожектор сможет работать автономно или меньше потреблять энергии от сети. Выбирая прибор по этому критерию, нужно отчетливо представлять, совместно с каким оборудованием и при каких условиях будет эксплуатироваться устройство.
  2. Дальность освещения. Если объект небольшой (комната, подъезд и т. п.), то большой дальности не нужно – это лишняя трата денег и электроэнергии. Но для наблюдения, скажем, за стоянкой, ангаром или складом понадобится прибор с большой дальностью.
  3. Угол покрытия. Оптимальный вариант – инфракрасный прожектор с таким же или чуть большим углом покрытия, как и у используемой совместно с ним видеокамерой. Если угол будет меньше, то возможности камеры будут использоваться не полностью. Больше – прожектор станет попусту расходовать энергию, освещая участки, невидимые для камеры. Исключение может составлять лишь широкоугольный прожектор, производящий подсветку сразу для нескольких камер.
  4. Длину волны. Инфракрасный диапазон лежит в пределах от 730 до 900 нм. Выбирая прибор по этому критерию, нужно учитывать не только то, заметит ли человек его свет невооруженным глазом (он видит свет с длиной волны от 400 до 700 нм), но и характеристики камеры. Далеко не все камеры хорошо видят во всем ИК-диапазоне. Кроме того, чем излучение прожектора более коротковолновое, тем четче будет картинка на камере.

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:

  • 730–750 нм,
  • 830–850 нм,
  • 870–880 нм,
  • 930–950 нм.

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

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.

Разновидности и особенности ИК подсветки

Человеческий глаз воспринимает световые волны длиной от 400 до 700 нм, тогда как камера видеонаблюдения из средней или нижней ценовой категории, лучше всего «чувствует» свет в диапазоне от 650 до 750 нм. Устройства подсветки излучают волны длиной 730-950 нм, то есть выходящие за пределы чувствительности глаза и достаточные для камер видеонаблюдения.

Подсветка в нижнем диапазоне минимально ощущается человеком (видно тусклое свечение) и позволяет осветить большое пространство для камер. Волны большой длины не влияют на глаз, но способствуют освещению значительно меньшей площади.

Существуют два типа ИК подсветки: диодные и ламповые.

Светодиодные ИК прожекторы – конструкция устройств достаточно проста и напоминает ламповые прожекторы. Преимуществами диодов является меньшее энергопотребление (не более 36 Вт/ч), продолжительный срок службы, меньшая стоимость и полная безопасность для человека.

Более дешевыми, но менее экономичными являются ламповые устройства, также разделяющиеся на виды, в их числе:

  • инфракрасные излучатели – источники света (лампа накаливания), покрытые специальным фильтрационным составом, пропускающим волны длиной от 730 до 800 нм. При работе ламп виден источник излучения, они потребляют значительное количество энергии и служат в среднем полгода;
  • прожекторы с инфракрасным светофильтром – лампа накаливания помещается внутри устройства, имеющего единственную поверхность пропускающую свет. Прожектор оборудован светофильтром, препятствующим прохождению волн короче заданной длины (как правило, 950 нм). Такие устройства имеют стандартные недостатки ламповой подсветки, потребляют около 300-500 Вт/ч и освещают пространство малой площади.

Преимущества инфракрасной подсветки очевидны и неоспоримы. Они заключаются в обеспечении достаточного уровня освещенности для нормальной работы камер в темное время суток, без ущерба для комфорта и здоровья человека

При выборе камер с ИК подсветкой или отдельно устанавливаемых прожекторов, важно ознакомиться с их характеристиками и сопоставить их с потребностями

Развенчание ИК-мифа

Некая эксклюзивная эффективность ИК-подсветки не вполне соответствует реальности ни по эффективности самих излучателей, ни по использованию данного излучения телекамерой. Так, например, эффективность преобразования энергии питания светодиодов в практически монохромное ИК-излучение в диапазоне 850–950 нм не превышает 10–13% (КПД). Из современных источников видимого света этому уступают только традиционные и устаревшие лампы накаливания (4,5–6,8%). КПД остальных распространенных современных источников света лежит в диапазоне от 10–14% для галогенных и до 23–36% для люминесцентных ламп. КПД металлогалогенных и натриевых ламп достигает даже 45–60%.

Эффективность же использования телекамерой (чувствительность на длине волны генерации светодиода относительно интегрального видимого спектра) излучения ИК-подсветки 850 и 950 нм составляет около 7 и 4% для CCD Exview HAD. Для самых современных матриц SONY CCD Exview HAD II и CMOS Exmor эта эффективность достигает 16 и 12% соответственно.

Очевидно, при любой возможности предпочтительно использовать видимое (белое) освещение, тем более для цветных камер, пусть даже это будет режим «ночь»

Эксперимент

На фото 1 приведен счетверенный стоп-кадр, полученный телекамерой цветного изображения (color), камерой «день/ночь» без ИК-чувствительности (dn), камерой с постоянной ИК-чувствительностью (dn ir) и камерой с подвижным управляемым ИК-фильтром (dn cut). Освещение в измерительной камере производится лампами накаливания. Отчетливо заметны искажения цвета в камере с постоянной ИК-чувствительностью. Примечательно, что особенно подвержены изменению цвета синтетические материалы.

На фото 2 приведен стоп-кадр, полученный аналогичными камерами при минимальной освещенности. Все три камеры «день/ночь» перешли в черно-белый режим. Однако видно, что контрастность и яркость изображений цветной камеры и камеры «день/ночь» без ИК-чувствительности практически идентичны и явно уступают камерам с расширенным в область ИК спектральным диапазоном чувствительности.

Естественно, только камеры «день/ночь» с ИК-чувствительностью могут работать с ИК-подсветкой. Однако реальная чувствительность в области ИК, а уже тем более на конкретной длине волны ИК-осветителя, остается для потребителя «тайной за семью печатями». Отчасти и поэтому тоже такой популярностью пользуются телекамеры цветного изображения «день/ночь» со встроенной ИК-подсветкой. В таком случае производитель сообщает (если, конечно, это правда), на какой дальности можно вести наблюдение.

Если же вы применяете отдельный ИК-осветитель с телекамерой цветного изображения «день/ночь», вам не избежать «проб», а может быть «и ошибок». Причем, как правило, несколько мифические данные о ночной чувствительности в люксах здесь не помогут, поскольку ИК-излучение в люксах не нормируется. Для иллюстрации этой ситуации на фото 3 приведен стоп-кадр упомянутых выше камер при предельно малой освещенности от ламп накаливания.

Очевидно, что камера с постоянной ИК-чувствительностью имеет существенно меньшую интегральную чувствительность в сравнении с камерой ICR (cut). С другой стороны, при освещении ИК-осветителем с длиной 930 нм изображения этих камер практически идентичны, что представлено на фото 4. К сожалению, нам никогда не известны даже относительные спектральные характеристики чувствительности камер «день/ночь». И в данном случае информация производителей сенсоров нам помочь не в состоянии, поскольку весьма редко распространяется на ИК-диапазон в сравнении с черно-белыми сенсорами.

На рис. 1 (см. стр. 72) приведена спектральная характеристика чувствительности одной из самых популярных сейчас CCD-матриц – SONY Super HAD II, которая, как мы видим, нормируется только в видимом диапазоне.

Естественно, ее можно интерполировать в область ИК, учитывая ход аналогичных характеристик черно-белых сенсоров. Но мы же не знаем, какие фильтры использует производитель. Ведь даже камеры с ICR имеют порой серьезную чувствительность в области ИК. Очевидно этот «тренд» обусловлен стремлением вытянуть большую чувствительность в цветном (дневном) режиме.

Основные характеристики и особенности

Инфракрасные прожекторы, как и любые излучающие приборы, обладают определенными характеристиками, основными из которых являются нижеперечисленные.

Напряжение питания. В зависимости от назначения и мощности приборы могут питаться как от сети 220 В, так и от адаптеров и даже от собственных батарей.

Источник света. В ИК-прожекторах в качестве источника света могут устанавливаться лампы накаливания со специальными светофильтрами, газоразрядные лампы или инфракрасные светодиоды. Последний тип источников медленно, но уверенно вытесняет два первых из-за своей высокой экономичности и более длительного срока службы.

Мощность. Инфракрасные прожекторы, как и обычные осветительные, могут иметь различную мощность: от единиц до десятков ватт. Чем выше мощность, тем ярче прожектор светит, но и больше потребляет.

Дальность. Характеристика, определяющая «дальнобойность» прожектора и качество освещения. Маломощный прибор светит недалеко и освещает предметы весьма посредственно. Устройства большой мощности позволяют вести видеонаблюдение с большей дальности и получить более качественную и яркую картинку.

Угол обзора. В зависимости от конструкции инфракрасные прожекторы могут захватывать излучением тот или иной сектор. Чем выше угол обзора, тем большая площадь будет освещена, но тем ниже дальность по сравнению с узконаправленным прибором такой же мощности.

Длина волны. От этой характеристики зависит, будет ли заметна работа прожектора невооруженным глазом. Чем больше длина волны, тем менее заметна работа устройства для человека, но тем менее качественной будет полученная камерой картинка.

Разновидности ИК-подсветки

Камера с встроенной ИК-подсветкой

ИК-подсветка для бытовой камеры видеонаблюдения весьма разнообразна. Классифицируются устройства по конструкции, дальности действия, характеру оптической системы и другим признакам.

По внешним параметрам

ИК-подсветка может быть частью самого прибора либо представлять собой автономное устройство. Первый вариант называют встроенным, второй – внешним.

Встроенный размещается в корпусе видеокамеры. Он компактен, настраивается одновременно с основным аппаратом, не дает специфических алых бликов. Однако устройство маломощное, вероятность засветки очень велика. Недостаткам является высокая частота ложного срабатывания. ИК-излучение отлично ощущают насекомые и стремятся приблизиться к объективу. На таком расстоянии сенсоры реагируют на жучков и бабочек так же, как и на крупные тепловые объекты.

Внешний вариант – ИК-прожектор. Отдельное устройство, которое требуется установить и настроить. Для этого нужен опыт и время. Зато прожектор можно подобрать по мощности, радиусу действия,чувствительности. Вместе с камерой он будет стоить меньше, чем модель со встроенным ИК-модулем

При монтаже прибора обращают внимание на возможность отводить тепло: мощный прожектор может перегреться.

По сфере применения

Аппараты работают в разных режимах. По этому признаку различают 3 основные группы:

  • ИК-подсветка с постоянным излучением – устройство включается, когда чувствительный фотоэлемент получает сигнал. Настройки задаются при первом включении и не изменяются. Выпускается модели как для улицы, так и для помещений.
  • Импульсные – генерируют направленное излучение определенной мощности и частоты. Параметры регулируются. Прибор расходует меньше электроэнергии и дольше работает.
  • Периметральный – охватывает максимальную площадь – до 200 кв. м. Устанавливают прожектор так, чтобы охватывала охраняемый участок и часть прилегающей территории.

При выборе учитывают угол обзора видеокамеры. У прибора подсветки он должен быть меньше, чем у записывающего устройства, так как на экране крайние участки кадра зачастую остаются невидимыми.

По дальности волны


ИК-прожекторы генерируют излучение с разной длиной волны:

  • 720–750 нм – волны такой длины находятся в видимой части спектра. Прожекторы, работающие в этом диапазоне, используются для максимально дальней подсветки – охраны периметра, наблюдения за большим участком. Вблизи прожектор заметен из-за фонового красного свечения.
  • 800 нм – тоже видимое излучение, но малозаметное.
  • 860–880 нм – обеспечивают работу камеры на небольшом расстоянии. Однако излучение совершенно не улавливается человеческим глазом. Такой вариант больше подходит для скрытого видеонаблюдения в помещениях.
  • 920–950 нм – прожекторы той же категории, но предназначенные для работы на малых дистанциях.

Значения излучения приводятся в техническом паспорте изделия.

По форме выполнения

Ламповая ИК-подсветка

Инфракрасная подсветка для камер по виду источника излучения разделяется на 2 типа:

  • Светодиодные – ИК-излучение генерирует полупроводниковые элементы. Такая ИК-подсветка меньше потребляет электроэнергии, не боится холода, очень долговечна. Однако прожектор на базе лед-элементов дороже.
  • Ламповые – источником излучения выступает инфракрасная лампа. Различают 2 вида прожекторов. Есть модели, непрерывно излучающие в ИК-диапазоне. Такие лампы покрыты специальным составом, который пропускает свет только в тепловом диапазоне. Другой вариант – модель со светофильтром. Он пропускает излучение с длиной волны выше 950 нм. Прожектор со светофильтром потребляет много энергии.