Строим экономный и энергоэффективный дом: правила экономии во время строительства. Как выбрать правильный проект и самостоятельно построить дом. Множество факторов необходимы для экономии энергии, но для тех, кто строит дом самостоятельно, важно знать, какой проект выбрать и что учитывать при строительстве.
Теленаблюдение в интересах
обеспечения безопасности и охраны предполагает
получение удовлетворительного изображения
объекта при любых условиях освещенности. Это
относится как к закрытым помещениям с
выключенным, либо дежурным освещением, так и
объектам на открытом воздухе вне зависимости от
расположения зоны наблюдения, времени суток и
погодных условий. При использовании стандартной
телевизионной техники неизбежным в этом случае
является использование искусственного
освещения. Но даже для специальных и
относительно дорогих высокочувствительных
систем ночного видения, позволяющих
осуществлять телевизионное наблюдение при
освещенности порядка 0,001 лк, уже незначительная
подсветка может существенно увеличить контраст
и разрешение изображения.
Практически все современные
телекамеры выполнены на основе
светочувствительных ПЗС-матриц. Характеристика
спектральной чувствительности матрицы,
оптимизированная по кривой чувствительности
глаза, представлена на рис 1, что позволяет
достаточно корректно воспроизводить
относительную яркость цветных фрагментов
изображения в черно-белом варианте. На рис 2
показано семейство типовых характеристик
спектральной чувствительности некоторых
ПЗС-матриц фирмы SONY.
Во многих случаях оптимально
использование обычного искусственного
освещения видимого диапазона. Это
предпочтительно хотя бы потому, что позволяет
телекамере работать в максимуме ее
чувствительности (555 нм). Но имеется ряд задач
скрытого видеонаблюдения и естественно в этом
случае использование освещения, невидимого для
глаза. Причем зачастую это не связано с
проведением каких-либо специальных операций.
Просто скрытая подсветка не привлекает внимание
к скрытой телекамере, что позволяет успешнее
противостоять или скорее не попадаться на глаза
современным "интеллектуальным вандалам".
|
|
Необходимо выделить два случая
применения инфракрасной (ИК) подсветки.
В первом случае требуется, как
максимум, невидимость рассеянного или диффузно
отраженного светового потока, но допустимо
демаскирующее свечение самих источников
излучения. При этом возможно применения
излучателей с длинной волны 920, 880 и даже 850 нм.
Во втором - требуется безусловная
невидимость самого излучателя, даже при прямом
визуальном наблюдении его с близкого расстояния.
Для этого применяются излучатели с длинной волны
940-950 нм
Необходимо отметить, что, несмотря на
границу чувствительности глаза 700-750 нм, любой
наблюдатель через 5-10 мин. в полной темноте
однозначно различает светящиеся излучатели даже
с длиной волны 920-940 нм мощностью 20-40 мВт с
угловыми размерами до 1,0 угловых минут. Механизм
этого явления не совсем ясен и, по-видимому,
обусловлен фантастически высокой
чувствительностью адаптированного глаза.
Естественно видимость излучателей зависит от
плотности мощности излучения, попадающего в глаз
наблюдателя.
Все инфракрасные источники света для
видеонаблюдения можно разделить на две группы,
различающиеся назначением, а, следовательно,
характеристиками и конструктивным исполнением.
К давно известным и широко распространенным
источникам можно отнести различные
ИК-прожекторы, фары и фонари, предназначенные для
освещения объектов наблюдения, как на улице, так
и внутри помещения. Скрытность подсветки
обеспечивается только в условиях темноты, да и
то, для ряда излучателей - только на достаточно
большой дальности, вследствие существенного
свечения в красной области спектра. Кроме того,
их внешний вид однозначно ассоциируется с
осветительным прибором. Как вариант полностью
скрытой подсветки с использованием осветителей
можно предложить создание рассеянного светового
потока от потолка или специальных экранов с
диффузным отражением. Для этих случаев
максимально эффективны широкоугольные
осветители с углами излучения до 80-90°. Осветители
располагаются за карнизами, балками и другими
элементами, скрывающими их от глаз наблюдателя.
Наиболее известными из подобных
приборов являются осветители с лампами
накаливания. Эффективность их достаточно высока
вследствие спектрального максимума в области 1,0
мкм для излучателя из вольфрама с температурой
2800-3000°С. На рис 3 приведен типовой график
спектральной плотности вольфрамовой лампы
накаливания. В основном в них используются лампы
с галогенным циклом, имеющие отдельный или
встроенный отражатель. Прожекторы имеют, как
правило, влагозащищенный корпус с ребрами
охлаждения и простейшими кронштейнами для
крепления и наведения по углу места. Они
выпускаются с напряжением питания 220, 110, 24 или 12 В.
Для выделения ИК-области и подавления видимой
части спектра излучения используются
дисперсионные фильтры на основе ИК-стекол (ИКС).
На рис 4 приведены спектральные характеристики
ряда ИКС. В редких случаях для решения
специальных задач возможно применение
интерференционных фильтров, но высокая
стоимость, ограниченная стойкость и малая
эффективность в расходящихся пучках тепловых
некогерентных источников существенно
ограничивает их применение.
|
В качестве примера в таблице 1
представлены технические характеристики
прожекторов серии IR VEDEOSYS INTERNATIONAL иН5-1000 Hi-Harp
Таблица 1
Модель | IR-VE-75 | IR-TK-300 | HS-1000A | HS-1000B | HS-1000C |
Длина волны, нм |
830 |
840-1200 |
|||
Угол излучения, угл. град |
6-12; 18-25; |
65+ 15 |
25+ 5 |
65+ 15 |
|
Дальность, м |
до 100 |
30 |
50 |
100 |
|
Мощность, Вт |
75 |
300 |
50 |
50 |
120 |
Ресурс, ч |
- |
- |
2000 |
С появлением мощных и эффективных
светодиодов все большее применение находят
полупроводниковые ИК-осветители. К их основным
преимуществам в сравнении с лампами накаливания
можно отнести большую спектральную яркость на
рабочей длине волны, существенно больший ресурс,
достигающий 100 тыс. часов и меньшую стоимость (с
учетом эксплуатационных расходов). Основной
технической проблемой для полупроводниковых
ИК-осветителей является обеспечение
эффективного отвода тепла от площадки
светодиода. От этого зависит допустимый ток и
световой поток единичного излучателя, а,
следовательно, необходимое суммарное количество
светодиодов и в, конечном итоге, размеры и
себестоимость всего прожектора. Для примера в
таблицах 2, 3 и 4 представлены характеристики
некоторых ИК-прожекторов зарубежного и
отечественного производства. Для российских
изделий углы излучения определены по уровню 0,5 от
максимальной плотности мощности. Дальность
подсветки оценивается как порог распознавания
белого поля на черном для телекамеры с
чувствительностью 0,1 лк на объекте.
Таблица 2
Модель |
HS-1000LED |
ИКП-90 |
ИКП-48-18/30 |
ИКП-98-25/30 |
Длина волны, нм |
840 |
880+ 20 |
940 |
940 |
Угол излучения, угл.град |
70 |
40 |
30 |
30 |
Дальность, м |
15 |
15 |
18 |
25 |
Напряжение питания, В |
~ 110/220 |
=12+ 0,5 |
=12+ 10% |
=12+ 10% |
Мощность, Вт |
12 |
10 |
6 |
12 |
Диапазон температур, С0 |
-20/60 |
-30/40 |
-30/40 |
-30/40 |
Габариты, мм |
103х130х159 |
112х86х42 |
110х75х35 |
110х100х50 |
Таблица 3
Модель |
Луна |
Луна-10 |
Луна-50 |
||||||
Длина волны, нм |
870+ 20 |
||||||||
Угол излучения, угл.град |
20 |
40 |
80 |
20 |
40 |
80 |
20 |
40 |
80 |
Дальность, м |
8-11 |
6-8 |
4-6 |
10-15 |
7-10 |
5-8 |
30 |
15 |
7 |
Напряжение питания, В |
=11-14 |
=22-27 |
|||||||
Мощность, Вт |
8 |
10 |
50 |
||||||
Диапазон температур, С0 |
-30/40 |
||||||||
Габариты, мм |
90х80х13 |
100х70х40 |
210х140х40 |
Прожекторы серии "Луна" представляют
интерес наличием встроенного стабилизатора
тока, который обеспечивает малую зависимость
светового потока от напряжения питания, длины
линии (сопротивления приводов) и количества
действующих излучателей (в случае их частичного
выхода из строя).
Таблица 4
Модель |
ИКП-20 |
ИКП-40 |
ИКП-100 |
|||||
Длина волны, нм |
850-960 |
|||||||
Угол излучения, угл.град |
40 |
90 |
40 |
60 |
10 |
20 |
25 |
35 |
Дальность, м |
7-9 |
5-8 |
15-20 |
120 |
50-60 |
35-40 |
15-20 |
|
Напряжение питания, В |
11,7-16 |
|||||||
Мощность, Вт |
10 |
20 |
20 |
|||||
Диапазон температур, С0 |
- |
- |
- |
|||||
Габариты, мм |
50х80х25 |
115х75х55 |
122х100х55 |
Модели ИКП-40 и ИКП-100 снабжены
стабилизатором тока а, следовательно, имеют
фиксированный световой поток в диапазоне
рабочих напряжений и температур. Диапазон длин
волн 850-960 нм для изделий, указанных в таблице 4,
означает, что производитель использует в
конкретных образцах светодиоды на одну из длин
волн этого диапазона.
При использовании полупроводниковых
ИК-осветителей необходимо учитывать
действительное значение длины волны, то есть
влияние изменения чувствительности телекамеры и
результирующую дальность подсветки. На рис 5
представлены спектральные характеристики
типовой ПЗС-матрицы и ИК-диодов.
|
Отечественный производитель, как
правило, дает диапазон предельных дальностей. С
одной стороны, это обусловлено
неопределенностью методики нормирования, с
другой стороны - существенной зависимостью
полученной освещенности от отражательных
характеристик объекта наблюдения и окружающего
ландшафта на рабочей длине волны. В любом случае
подсветка ИК-излучением имеет некоторые
особенности. Это заметная размытость
изображения за счет изменения фокусного
расстояния в ИК-диапазоне при использовании
типовых объективов и снижение контрастности в
результате нивелирования коэффициентов
отражения и поглощения различными материалами
при монохромным узкополосном освещении. В
простейших случаях для устранения эффекта
расфокусировки при ИК-подсветке можно
ограничить спектральный диапазон телекамеры
ИК-областью, установив перед объективом
ИК-фильтр. Однако для сохранения требуемых
характеристик в дневное время у камеры должен
быть практически десятикратный запас по
чувствительности. Естественно, более эффективно
использовать специальную широкополосную оптику.
Кроме прожекторов, собранных на
дискретных элементах, получили распространение
малогабаритные излучатели, на основе
шестиэлементных светодиодных матриц с питающим
напряжением 12 В. Светодиоды матрицы разварены на
едином металлическом основании, включены
последовательно и снабжены встроенным
балластным резистором. Выпускается целый ряд
излучателей в различном конструктивном
исполнении и с углами излучения 160 ,120 ,40 и 20° .
Снабженные радиатором, излучатели используются
в качестве миниатюрных прожекторов, либо
встраиваются в конструктивные элементы зданий
или оборудования для скрытой подсветки.
Технические характеристики излучателей сведены
в таблицу 5, внешний вид изделий представлен на
фото 1.
Таблица 5
Модель |
ИК6/20 |
ИК6/40 |
ИК6/120 |
ИК6/160 |
Длина волны, нм |
880 или 920 |
|||
Угол излучения, угл.град |
20 |
40 |
120 |
160 |
Дальность, м |
6-8 |
4-6 |
2-3 |
1-2 |
Напряжение питания, В |
12+ 0,6 |
|||
Мощность, Вт |
2,5 |
|||
Габариты, мм |
15х25х12 |
|
В последние годы в нашей стране все
более широкое применение находят
специализированные устройства ИК-подсветки с
камуфлированным внешним видом (патент РФ № 2134906).
Основной причиной этого является, на наш взгляд,
борьба с отечественным вандализмом и, уже в
последующую очередь, требования самой
скрытности наблюдения. В практике развитых стран
подобные устройства не нашли широкого
распространения. По всей видимости, сказывается
общая законопослушность граждан, а возможно, и
недостатки технического образования. Иначе, чем
иным можно объяснить наименование "скрытая
ИК-подсветка" для отчетливо светящихся
ИК-светодиодов за прозрачным пластиковым окном
видеодомофона. Одним из вариантов
"вандалозащищенного" осветительного
устройства скрытой подсветки для телевизионной
камеры является плоская панель, в которой
излучатели спрятаны за непрозрачным в видимой
области инфракрасным светофильтром. На этой
панели наносится надпись, пиктограмма или номер
квартиры или офиса. Элементы надписи,
пиктограммы, номера или знаки располагаются
таким образом, чтобы не перекрывать излучение.
Панель с ИК- фильтром имеет черный цвет, что
несколько ограничивает ее применение. На светлых
и белых поверхностях может использоваться
пластина со светофильтром молочного цвета, но в
этом случае потери излучения могут достигать
30-50%. Другим вариантом камуфлированного
осветительного устройства является исполнение в
виде болта и резьбовой шпильки, в торцах которых
установлены излучатели. На фото 2 представлены
ИК-осветители в виде номера квартиры, болта и
шпильки. На фото 3 - их телевизионное изображение
во включенном состоянии.
|
|
Технические характеристики
камуфлированных излучателей сведены в таблицу 6.
Таблица 6
Модель |
ИК-Болт |
ИК-Шпил. |
ИКПл.880 |
ИКПл.940 |
ИКПл.950 |
||
Длина волны, нм |
920/950 |
880 |
940 |
950 |
|||
Угол излучения, угл.град |
160 |
160 |
160 |
170 |
160 |
||
Дальность, м |
1-2 |
2-4 |
1,5 -3 |
||||
Напряжение питания, В |
12+ 0,6 |
||||||
Мощность, Вт |
2,5 |
5 |
|||||
Габариты, мм |
М10х20 |
95х80х6 |
106х72х6 |
95х80х6 |
В заключение можно констатировать, что
ИК-подсветка является важным фактором повышения
эффективности скрытого видеонаблюдения при
малой освещенности, а также средством борьбы с
задней засветкой. В качестве источников
излучения все более широкое применение находят
полупроводниковые светодиодные осветители,
особенно для скрытой подсветки в ближней зоне. В
таких ситуациях применимы только
специализированные источники в камуфлированном
исполнении, работающие на длине волны не более 940
- 950 нм.
Чура Николай Иосифович
Предоставлено журналом "Специальная техника"