Как сделать прибор ночного видения: Прибор ночного видения своими руками — возможно ли это?

Содержание

Как сделать очки ночного видения своими руками в домашних условиях?

Приборы ночного видения (ПНВ) сегодня пользуются большим спросом. Они популярны у охотников, рыбаков, сотрудников охраны, туристов, страйкболистов и многих других. Однако за ПНВ заводского изготовления придется выложить кругленькую сумму. Поэтому естественно, что появляется вопрос: нельзя ли сделать такой прибор самому из доступных материалов, чтобы получить готовое устройство за разумные деньги? Попробуем ответить на этот вопрос, но сначала надо разобраться, что такое прибор ночного видения, и как он устроен.

Принципы конструкции приборов для ночного наблюдения

Прибор ночного видения – устройство, позволяющее эффективно вести наблюдение в условиях, когда света нет совсем или его недостаточно для построения изображения невооруженным глазом. Подобные условия могут наблюдаться как на открытой местности (безлунная облачная ночь), так и в помещении (подвальное помещение без окон и электрического освещения, чердак и т. д.)

Современные ПНВ в основном используют два принципа действия:

  • Пассивные. Улавливают немногочисленные кванты видимого света, многократно усиливают их электронно-оптическим преобразователем (ЭОП) и создают видимое изображение. Такие приборы не освещают цель никаким излучением, поэтому факт наблюдения не может быть обнаружен. Главный недостаток подобной конструкции – полная бесполезность в темноте.
  • Активные. Подсвечивают цель излучением, относящимся к той части спектра, которую не видит человеческий глаз. Чаще всего в такой роли выступает инфракрасное излучение. В качестве устройства подсветки может выступать инфракрасный прожектор, светодиод или лазер. Прибор с инфракрасной подсветкой может работать даже в условиях полного отсутствия естественного освещения. Однако поток инфракрасного излучения (хоть он и не видим невооруженным человеческим глазом) может быть обнаружен при помощи другого ПНВ, и факт наблюдения будет обнаружен.

Многие устройства комбинируют оба принципа, выступая при наличии хоть какого-то естественного излучения в качестве пассивных приборов, а при полном отсутствии света переходя на инфракрасную подсветку.

Воплотить в жизнь самодельную конструкцию проще на активном принципе, поэтому дальше мы будем говорить именно о таких приборах.

 

Как подсветить цель инфракрасным лучом?

Здесь также существуют две основные схемы. Первая предполагает, что для подсвечивания применяют лазер или светодиод, которые пускают инфракрасный свет с невидимой обычному глазу длиной волны. Лазер генерирует очень узкий луч, кроме того, такой ИК осветитель работает в режиме коротких импульсов, что делает подсветку заметно менее обнаружимой.

Такие схемы довольно компактны, но подсвечивают местность лишь в пределах довольно узкого конуса. Обзор у подобной схемы невелик, поэтому обнаруживать цели на фоне пейзажа будет сложнее. Подходят такие устройства лучше для отслеживания тех целей, которые уже удалось обнаружить.

Гораздо более широкого поля зрения можно добиться, если взять для подсвечивания целей инфракрасный прожектор. У этого устройства лампа помещена в конус рефлектора, а апертуру конуса закрывает линза из материала, отсекающего все волны, кроме инфракрасного излучения. Такой прожектор освещает окрестности широким конусом, поэтому создается достаточное поле зрения. Дальность, на которой можно заметить цель и различить ее на фоне пейзажа, зависит от мощности лампы и может доходить до полукилометра у лучших заводских образцов.

 

Как преобразовать инфракрасный луч в видимый свет или увидеть невидимое?

После того, как мы создали область инфракрасного освещения, возникает вопрос: как обнаружить отразившиеся от цели ИК лучи, если мы не видим их глазами? Для этого понадобится устройство под названием электронно-оптический преобразователь (ЭОП). ЭОП выполняет с инфракрасным светом следующие действия:

  • Улавливает инфракрасное излучение, испущенное осветителем и отразившееся от цели.
  • Превращает уловленный свет в поток электронов.
  • Усиливает поток электронов при помощи усилителя (такая возможность есть не у всех ЭОПов).
  • Преобразует поток электронов в свет, видимый глазом наблюдателя или записываемый видеокамерой.

На сегодня уже сменилось несколько поколений конструкций ЭОПов. Каждое следующее поколение дает все более качественную картинку, но цена также существенно повышается, что связано с использованием все более сложных и дорогих компонентов в конструкции. В то же время, даже преобразователи первого поколения создают вполне приемлемое по качеству изображение, подходящее для решения многих задач.

 

Что понадобится для изготовления ночных очков своими руками?

Для изготовления очков нам понадобятся несколько компонентов:

  • Устройство, улавливающее ИК свет. В этой роли может вступать любая камера, у которой есть режим ночной съемки. Понятно, что камера не должна быть слишком дорогой, иначе использование ее в конструкции будет нерентабельно. Для не хватающего звезд с неба ночного прибора подойдет веб-камера, но ее придется немного доработать. Из неё нужно вытащить инфракрасную линзу – фильтр волн ИК-диапазона. Теперь камерой можно пользоваться в ночном режиме, применяя инфракрасную подсветку.
  • Источник инфракрасных волн. Для этого можно использовать готовый инфракрасный фонарик (наиболее простой, но дорогой вариант). При недостатке бюджета можно взять в качестве ИК подсветки обычный светодиод от телевизионного пульта. Его мощности маловато для построения изображения на больших расстояниях, но для освещения, скажем, лестничной площадки или другого подобного пространства света будет вполне достаточно.
  • Источник питания. Желательно, чтобы он был достаточно не дефицитным и обеспечивал приличную автономность устройства. Хорошо в этой роли смотрятся батарейки или аккумуляторы стандарта АА, ААА. Для более сложных стационарных устройств можно позаботиться и об устройстве, обеспечивающем питание от бытовой электрической сети.
  • Вспомогательные элементы — последняя группа вещей, необходимых для создания самодельных очков ночного видения. Они не участвуют непосредственно в создании изображения, но зато защищают схему от пыли и грязи или повышают комфортность использования. Стоит позаботиться о каком-нибудь пенале в качестве корпуса и кронштейне для крепления на очки или шлем-маску от налобного фонарика. Кронштейн можно сделать, например, из деталей детского металлического конструктора.

Детали подготовлены. Что дальше?

Черно-белую микрокамеру, к примеру, JK 007B или JK-926A, можно взять в качестве устройства, которое будет ловить ИК свет. К камере подыскиваем простенький видеоискатель. Если ничего подходящего в ваших запасах нет, можно подобрать недорогую деталь в сервисе по ремонту бытовой электроники. Важно, чтобы видеоискатель принимал видео по тем же протоколам, в каких его создает микрокамера.

Далее присоединяем вход видеоискателя к выходу камеры. Принимающий элемент готов, теперь нужно сделать подсветку.

Приобретаем в магазине или в Интернете ИК светодиоды. Купленный диод нужно проверить, посмотрев на его свет в темном помещении невооруженным глазом и с помощью камеры ночной съемки. В первом случае свет не должен быть виден, а во втором – виден хорошо. Теперь проверенные светодиоды монтируем в любую коробочку, которая будет служить корпусом (к примеру, детский пластиковый пенал).

Зарубежные конструкторы-любители рекомендуют схему из двух гирлянд по шесть диодов в каждой. В качестве шунта – резистор с сопротивлением в 10 Ом на все диоды. Теперь можно подать питание от обычной батарейки. При использовании другого светодиода величину шунта проверяем по справочникам.

Объектив камеры должен быть размещен в одной плоскости со светодиодами (в том же корпусе). Крепим видеоискатель сбоку, подключаем питание и размещаем собранное устройство на оправе или шлем-маске. Теперь наше устройство готово, и можно пробовать его при ночном наблюдении.

Как видите, при наличии небольших навыков и знания, как взяться за дело, можно собрать вполне работоспособный прибор ночного видения своими руками. Конечно, перед сборкой неплохо также ознакомиться с ценами на имеющиеся в продаже устройства, чтобы не изобретать велосипед, а использовать фабричное решение, если выигрыш по стоимости окажется не слишком большим.

Прибор ночного видения (ПНВ) своими руками для Raspberry Pi

Мы соберем простую и дешевую версию ПНВ своими руками, используя модель A Raspberry Pi, Noir Camera и видеошлем Quanum FPV Goggles.

Уже некоторое время я увлекаюсь мультикоптерами и предпочитаю собирать их самостоятельно и управлять ими при помощи трансмиттера. Естественно, что через некоторое время я заинтересовался видом от первого лица, поэтому я купил камеру, передатчик сигнала и небольшой мониторчик. Мой первый опыт был не слишком удачным. Я поднял мультикоптер в воздух, а экран в это время находился в багажнике машины. Я был счастлив, отвёл взгляд от мультикоптера и уставился в мониторчик, полетал около 30 секунд… и понял, что не имею представления, где же сейчас находится мой аппарат. Когда я наконец его заметил, я не смог определить, в какую сторону он смотрит и влетел в дерево.

После этого случая я решил попробовать использовать очки, но поискав в сети, пришёл к выводу, что нормальные очки стоят дорого, затем я нашел модель Quanum и её цена хоть как то укладывалась в мой бюджет.

Когда очки прибыли, я быстро собрал их и настроил под свое лицо (обрезал полистирол). Затем я подключил очки к 12V и к RCA приемнику. К моему удивлению, они прекрасно работали! Однако у меня на их счёт был другой план! Я начал собирать прибор ночного видения своими руками.

Шаг 1: Необходимые компоненты

Так как очки имеют вход RCA, их можно подключить к Raspberry Pi и, если у вас имеется камера, то можно попробовать дешево и сердито сделать набор для очков ночного видения.

Для нашего проекта понадобится:

  • Raspberry pi модель A
  • Очки Quanum
  • Камера NOIR
  • Источник ИК излучения
  • Беспроводная мышка и клавиатура
  • Карта SD с ОС Raspbian
  • Система стабилизации BEC (Battery Eliminator Circuit), чтобы запитать Raspberri Pi напряжением 5V от 3 батареек LiPo
  • 3 батарейки LiPo

Может показаться, что я тот еще гик, но всё это было у меня под рукой. Проект задумывался просто для развлечения и чтобы посмотреть, как всё будет вместе работать, поэтому весь проект был скреплён изолентой и его можно было в любой момент разобрать, а очки использовать по прямому назначению.

У меня была Raspberry Pi модели A, которую я модифицировал, чтобы убрать коннектор RCA (для другого проекта), поэтому я припаял его снова. Другие соединения — провода BEC, которые припаяны к пинам GPIO: плюс на пин 2 (или пин 4), и минус на пин 6 (смотрите фотографии). Камера была подключена к своему коннектору.

На этом этапе я подключил Raspberry Pi к монитору и беспроводным клавиатуре с мышкой (в этой модели Распберри только один вход USB, так что клавиатура и мышка должны работать от одного приёмника). Далее я проверил все компоненты на работоспособность, включив девайс и открыв терминал, а затем запустил
raspistill -t 0

Эта команда включила камеру, и теперь было можно увидеть превью, но картинку она пока не передавала.

Также можно использовать команду
sudo raspistill -t 0 -k -o my_pics%02d. jpg

она также даст превьюшку и может захватить картинку по нажатию Enter, сохранив картинку с именем my_pics + дата/время + .jpg

Если вы хотите записать видео, то можете использовать
sudo raspivid -t 0 -o video.h364

команда начнёт записывать непрерывное видео (время (-t) установлено на ноль) и сохранит файл с именем video.h364, остановить съемку можно нажатием Ctrl + C.

Шаг 2: Сборка девайса

Показать еще 3 изображения

Как только я убедился, что всё находится в рабочем состоянии, я начал скреплять всё скотчем. Сперва я примотал спереди к очкам кусочек дерева, он будет хорошей основой для крепления камеры. Камера прикрепляется к источнику ИК излучения при помощи пенистой плёнки. Затем эта конструкция крепится на деревяшку, и мы поверяем, что световой датчик (который включает ИК-диоды) не перекрывается. Следующей деталью, которую я прикрепил к нижней части очков, была Распберри Пи, далее был подключен коннектор на камеру. Излишки проводов также можно примотать скотчем, а BEC прискотчить неподалёку от них. После того, как все было соединено и закреплено, я запустил Распберри Пи, дал ей некоторое время на загрузку, затем включил очки, открыл терминал и ввел:

sudo raspistill –t 0 –k –o my_pics%02d.jpg

С включенным светом и настроенными линзами картинка оказалась хорошей, но что будет, если выключить свет?

Шаг 3: Выключаем свет

Настоящий тест пройдёт только при выключенном свете. Я аккуратно добрался до выключателя и выключил лампочки. Как только датчики засекли уменьшение освещенности, они включили ИК-диоды и картинка стала серой, но я не поверил своим глазам. Мне пришлось снять очки и убедиться, что я был в темноте! Картинка была отличной и, несмотря на то, что она была серой, невозможно было определить, что ты на самом деле находишься в темноте!

На этом этапе я подключил видеорегистратор и записал видео для данной инструкции. Регистратор недорогой и имеет скромное разрешение, поэтому видео получилось не очень хорошим, но оно даст вам представление о том, как всё работает в реальной жизни. В основное видео я встроил несколько картинок с камеры и видеозапись с камеры в видеорежиме.

Для получения дополнительной информации по командам Распбери Пи обратитесь к официальной документации: ссылка

Как сделать очки ночного видения (2022) Все, что вам нужно знать

Lunde Studio поддерживается читателями. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию от Amazon без каких-либо дополнительных затрат для вас. Узнать больше.