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IR Strahler

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  1. IR Strahler

    Autor: Delphino 06.09.18 - 09:12

    Toller Artikel, Danke dafür!
    Jedoch wird der IR-Strahler nur am Ende erwähnt. Das kleine aber feine Detail ist aber essentiell, denn ohne ihn sieht die Kamera einfach nix, wenn es dunkel ist. Was wurde verwendet, wie wurde er installiert und welchen Platz nimmt der Strahler ein? Wäre natürlich cool, wenn er - wie bei einer kommerziellen Babycam - mit ins Gehäuse integriert wäre. Das würde sich dann auch später bei der Überwachung der Garageneinfahrt gut machen ;)

  2. Re: IR Strahler

    Autor: zufall1 06.09.18 - 09:20

    Hier steht was zur IR Beleuchtung mit einem Raspberry im letzten Absatz: https://kamera-im-vogelhaus.de/nistkasten-mit-funkkamera-raspberry-pi/

  3. Re: IR Strahler

    Autor: FrankM 06.09.18 - 10:20

    Er schreibt doch, dass er eine Wand damit beleuchtet, was auch wichtig ist. Denn IR-A Strahlung gelangt auf die Netzhaut. Starke IR-A Strahlung verursacht eine Linsentruebung. Somit ist eine direkte Beleuchtung damit nicht zu empfehlen.

    Daher ist der Satz 'Da Infrarotlampen für das menschliche Auge ein nur schwaches Licht erzeugen, ist auch ein großer Strahler im Kinderzimmer kein Problem.' falsch, nur weil wir es nicht sehen bedeutet es nicht, dass es auf der Netzhaut nicht auch ankommt und Schaden verursachen kann.

  4. Re: IR Strahler

    Autor: Eheran 06.09.18 - 10:24

    >Starke IR-A Strahlung verursacht eine Linsentruebung.
    Der Strahler wird wohl nicht zig 100 kW bis MW haben (diffuses Licht) bzw. zig kW und direkt reingucken bzw. alternativ mit Optik das Licht ins Auge bündeln... also keine Sorge.

    IR-A als Bezeichnung für NIR ist übrigens ziemlich ungewöhnlich.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 06.09.18 10:26 durch Eheran.

  5. Re: IR Strahler

    Autor: Anonymer Nutzer 06.09.18 - 10:26

    Delphino schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Toller Artikel, Danke dafür!
    > Jedoch wird der IR-Strahler nur am Ende erwähnt. Das kleine aber feine
    > Detail ist aber essentiell, denn ohne ihn sieht die Kamera einfach nix,
    > wenn es dunkel ist. Was wurde verwendet, wie wurde er installiert und
    > welchen Platz nimmt der Strahler ein? Wäre natürlich cool, wenn er - wie
    > bei einer kommerziellen Babycam - mit ins Gehäuse integriert wäre. Das
    > würde sich dann auch später bei der Überwachung der Garageneinfahrt gut
    > machen ;)

    Wer seine Kinder nicht mag, kann diese gerne mit IR-Licht bestrahlen. Zu viel IR-Licht kann zu einem Grauen Star (Katarakt) führen.

    Lasst die Kinder doch in Ruhe schlafen und bestrahlt euch selber damit.

  6. Re: IR Strahler

    Autor: FrankM 06.09.18 - 10:35

    Der Strahler besteht aus LEDs und somit kann von diffusem Licht nicht mehr die Rede sein, sondern von gerichtetem fokusiertem Licht. Und wenn ein IR Strahler verwendet wird, der 50cm oberhalb des Auges angebracht wird, dann ist mit einer enorm hohen Leuchtdichte zu rechnen, schliesslich will man damit eigentlich einen Hof ausleuchten. Hinzu kommt, dass die Iris nachts voll geoeffnet ist, und IR-A evtl. nicht vom Augenlid geblockt wird. Ist auch nicht wichtig, da Babys im Schlaf auch nicht immer die Augen voll geschlossen haben, sondern auch oft zwischendurch eine Zeitlang halb offen.

    Daher ist es denke ich wichtig, dass der Strahler, wie vom Autor beschrieben, eben eine Wand anleuchtet und nicht das Baby.

  7. Re: IR Strahler

    Autor: Eheran 06.09.18 - 14:20

    100¤ High-Power Infrarot Scheinwerfer
    Leistung: 16W
    Bei 50% Wirkungsgrad sind das dann 8W IR-Licht, etwa so viel Energie wie 80cm² Sonnenlicht.
    Der Scheinwerfer hat etwa 18cmx10cm (180cm²) Fläche vorne, womit sich die Energie auf eine mind. 2x so große Fläche verteilt und damit auch die Intensität maximal 50% des Sonnenlichtes entspricht. Direkt an der Scheibe.
    Nehmen wir mal an, dass die Pupillen 0,5cm Durchmesser haben, also eine Fläche von je 0,8cm², dann kommt direkt vor dem Scheinwerfer etwa 35mW im Auge an, verteilt auf die etwa 2,5cm² Netzhaut, also 14mW/cm². Das ist nichts. Eine Kerze aus kurzem Abstand hat eine viel höhere Leistungsdichte.

    Und jetzt nehmen wir mal an, dass der Scheinwerfer nicht direkt auf dem Baby liegt... Ja, ist absolut kein Problem.
    Wenn jemand widersprechen will: Nur zu. Aber bitte mit irgendwelchen Belegen. Sollte ja schon oft passiert sein, wenn so wenig Energie reicht.

  8. Re: IR Strahler

    Autor: FrankM 06.09.18 - 16:12

    Die leuchtende Flaeche des Scheinwerfers ist nur ein Bruchteil dessen, was du zur Berechnung verwendest. Der Halbleiter auf der LED hat vielleicht so 2mm Durchmesser, also eine Flaeche von ca. 0,000314 cm^2.

    Die Sonne hat im Sommer ca. 700W/m^2, also 0,07W/cm^2.

    Da du direkt vor dem Scheinwerfer gerechnet hast, mache ich das auch mal:
    Ein Auge = 1 LED. Eine LED hat 1W, bei 50% Effizienz, also 0.5W, das entspricht also 7cm^2 Sonnenlicht, bei 0,000314cm^2 bei der LED, also der 22.000 fachen Intensitaet.

    Da der Halbleiter der LED kleiner als die Pupille ist, kommt alles durch, also die gesamten 0.5W, verteilt auf die Netzhaut ergibt das dann 0.2W/cm^2, die Sonne hat 0.07W/cm^2 und die Pupille macht dicht. Also auf der Netzhaut ist >3 fache als wenn man direkt in die Mittagssommersonne blicken wuerde.

    Alles wenn der Strahler direkt vor dem Baby ist, also eine LED direkt in das Auge leuchtet, so wie bei deiner Berechnung eben auch.

  9. Re: IR Strahler

    Autor: Eheran 06.09.18 - 16:22

    >Da der Halbleiter der LED kleiner als die Pupille ist, kommt alles durch, also die gesamten 0.5W
    Wir zerlegen also den Strahler, löten die LED vom PCB, machen Kabel dran und legen die LED dann auf die Pupille? Oder wie soll ich mir das vorstellen?

    >Da du direkt vor dem Scheinwerfer gerechnet hast, mache ich das auch mal:
    Ich rechne mit dem Schutzglas des Scheinwerfers, näher kommt man nicht an die LEDs ran. Du rechnest mit LEDs, die direkt auf dem Auge sind. Beides ist Unsinn, aber ersteres wäre zumindest noch irgendwie als Extremstfall vorstellbar.

    Von dem Strahler geht keine (Licht-) Gefahr aus, egal wie man es dreht und wendet. Niemand wird einen High-Power 100¤ Scheinwerfer in 10cm Abstand über einem Baby plazieren - da würde man nur noch den Scheinwerfer sehen (Baby verdeckt)... wenn nicht schon alles überbelichtet ist. Aber auch dann wäre es keine Gefahr für die Augen eines Menschen. In jedem realistischen Fall mit >=1m Abstand ist es überhaupt nicht nötig, darüber zu reden.

    Bei indirekter Beleuchtung ohnehin nicht... oder kommt jetzt jemand mit einem Hohlspiegel, der das Licht ins Auge lenkt und das wäre ja auch indirekt...?!

  10. Re: IR Strahler

    Autor: FrankM 06.09.18 - 16:37

    Ich habe nichts weiter getan als deine Rechnung aufgeschnappt. Entschuldige wenn es dir nun nicht mehr passt. Du brauchst jetzt nicht mit 10cm Abstand kommen, wenn du bei deiner Rechnung mit den '14mW/cm². Das ist nichts. ' dies auch nicht getan hast. Die 1cm Abstand zwischen LED und Schutzglas machen auch nicht so viel aus, da die Linse um den Halbleiter das Licht auch fokusiert. Selbst wenn du dann sagst, dass vor dem Schutzglas dadurch die Haelfte verloren geht sind das immer noch >1.5 fache von direktem Sonnenlicht.

    Ich wollte dir nur aufzeigen, dass deine Rechnung komplett daneben ist, da du mit einer komplett falschen Flaeche gerechnet hast.

    Selbsttest:
    Nimm eine weisse LED Taschenlampe und blick mal direkt rein, natuerlich in einem Abstand von einem meter oder so. Nimm eine Gluehbirnen-Taschenlampe und blick direkt rein.

    LED Bremslichter moderner Autos: Gleich hell wie die mit traditionellen Gluehbirnen, blenden aber deutlich staerker, da die Leuchtflaeche deutlich kleine ist.

    Nimm eine Gluehbirne und schau direkt rein, nimm eine LED mit gleicher Leuchtstaerke und blick im selben Abstand direkt rein. Die LED ist so hell, dass du gar nicht rein schauen kannst.

    Ich habe hier keine korrekte Rechnung parat, ich will nur sagen, deine Rechnung ist falsch. Und eine Hochleistungs-LED ist eine Gefahr fuer das Auge, je nach Abstand fast wie ein Laser, vor allem noch bei so einer Schmalbandigen LED.

    Zum Nachlesen:
    https://www.photonics.com/Articles/High-Power_LEDs_Pose_Safety_Hazards/a28351

  11. Re: IR Strahler

    Autor: Eheran 06.09.18 - 17:53

    Ausleuchtungswinkel: 60°
    Übernehmen wir die von dir genannten 1cm Abstand zwischen LED und Schutzglas, dann erzeugt eine Punktlichtquelle nach 1cm mit der genannten Abstrahlcharacteristik einen Kreis von etwa d = 1,2cm und damit A = 1cm².
    Von dem Licht gehen dann (Fläche Pupille = 0.2cm²) etwa 20% ins Auge und verteilen sich dort in einem Winkel von... sagen wir ebenfalls 60°, obwohl es mehr sein sollten, da das Licht nicht parallel einstrahlt.
    Die bestrahlte Netzhaut ist in etwa 1,7cm (Durchmesser) Abstand, womit sich das Licht auf eine Fläche von etwa 3cm² verteilt. Letztlich sind also 20% von 0,5W (0,1W) auf 3cm² verteilt. Macht dann etwa 30mW/cm².

    Oder stimmt jetzt wieder irgendwas absolut überhaupt ganz und gar nicht?

  12. Re: IR Strahler

    Autor: FrankM 06.09.18 - 18:41

    Natürlich stimmt da wieder etwas nicht ;)
    Bitte nimm es mir nicht böse, ich selbst finde es gerade auch interessant.

    Also, das Auge eines Babys hat schon die Endgröße und im dunklen Falle hat die Pupille eine Öffnung von 8mm und somit 0,5cm^2, also 50%.

    Das Auge bricht das Licht auch im entspannten Zustand (Fernsicht), eben mit ca. der Brennweite von 1.7cm. D.h. parallel Strahlen werden an einem Punkt fokussiert. Anders herum ausgedrückt, von der Netzhaut parallel beginnend würden Strahlen in 1.7cm fokussiert werden. Wir betrachten die LED aus 1cm Entfernung, d.h. die Strahlen kommen nicht mehr parallel an der Netzhaut an, aber auch nicht im Winkel von 60Grad. Also machen wir die Hälfte daraus (ohne genau gerechnet zu haben), also ein Winkel von 30 Grad. In 1.7cm Abstand sind das 2.3cm^2.

    Also 0.25W/2.3cm^2=100mW/cm^2.

    Ist das nun viel für das Auge?

    Blickt das Baby aber auf die Lampe, so fokussiert es das Licht, hier kann es dann gefährlicher werden.

  13. Re: IR Strahler

    Autor: Eheran 06.09.18 - 19:56

    >Ist das nun viel für das Auge?
    Tja, das ist im Moment so die Frage.
    Es findet sich halt immer eine Angabe (Arbeitsschutz) in Watt pro Quadratmeter pro Steradiant [W/(m²*sr)]...
    Die Einheit ist mir irgendwie gerade zu fremd. Wie komme ich vom Steradiant wieder weg?

  14. Re: IR Strahler

    Autor: FrankM 06.09.18 - 21:06

    Ja, so tief will ich mich auch nicht reindenken. Aber wir könnten es uns leicht machen, und die Laserklassen anschauen.

    Ob rot oder IR-A ist dann egal, beides wird von der Netzhaut absorbiert, nur dass wir keinen Lidschlussreflex bei IR-A haben.

    Laserklasse 1: Total unbedenklich, auch bei langer Exposition: < 25 Mikrowatt, also < 0,025mW
    Laserklasse 2: Kurzzeitig unbedenklich, dank Lidschlusschreflex: < 1 Milliwatt, also < 1mW

    Also geht nur noch Laserklasse 1. Angenommen der Strahl hat einen Durchmesser von 1mm, also 0.008 cm^2, dann haben wir <3,18 mW/cm^2 als unbedenklich bei langer Bestrahlung.
    Bei Laserklasse 2: <127 mW/cm^2, und das ist auf lange Dauer Netzhautschädigend.

    Wir haben 100 mW/cm^2 ausgerechnet, also Netzhautschädigend, bei einem Abstand von 1cm von einer 1W IR-A LED mit 50% Effizienz und 60 Grad Abstrahlwinkel. Das finde ich nachvollziehbar, dass ein direkter Blick in eine 1W LED in 1cm Abstand nicht gesund sein kann.


    Ganz so einfach wird das aber auch wieder nicht sein zu vergleichen, da die Linse den Strahl noch fokusiert und jetzt die Frage ist, auf welcher Grundlage die Laserleistung bzw. mit welchem Strahldurchmesser gerechnet wird:
    http://www.bmas.de/SharedDocs/Downloads/DE/PDF-Publikationen/a229-Laserstrahlen-Technische-Regeln.pdf?__blob=publicationFile

    Unabhängig davon ist im oben verlinkten folgendes recht interessant:
    "Die Strahlung im IR-A-Spektralbereich kann sehr tief in die Haut eindringen, während langwellige IR-B- und IR-C-Strahlung bereits in der Oberhaut absorbiert wird."
    Also ist es die Frage, ob so eine starke IR-A Lichtquelle im Kinderzimmer auch bei indirekter Beleuchtung Sinn macht.

  15. Re: IR Strahler

    Autor: Eheran 06.09.18 - 23:46

    >Die Strahlung im IR-A-Spektralbereich kann sehr tief in die Haut eindringen
    Das bedeuted, dass die Energie sich weiter verteilt. Statt nur die zweidimensionale Oberfläche hat man dann ein dreidimensionales Volumen, in welches die Energie eingetragen wird. Damit steigt die Toleranz ggü. der entstehenden Wärme, weil auch mehr abgeführt werden kann.

    >Das finde ich nachvollziehbar, dass ein direkter Blick in eine 1W LED in 1cm Abstand nicht gesund sein kann.
    Das stimmt. Aber mit dem ursprünglichen Problem hat dieses Szenario nichts zu tun.
    Und weil es mir erst jetzt auffällt...
    >Starke IR-A Strahlung verursacht eine Linsentruebung.
    Die Linse wird natürlich nicht getrübt. Laut Quelle ist die Linse usw. bis 1400nm quasi transparent mit minimaler absorption ab 900nm. Da findet sich auch:
    >When the eye approaches a LED-type diverging beam at distances greater than the shortest focal length, the potential risk increases. In contrast, for distances less than the shortest focal length, the energy concentration is decreased due to the increase of the retinal illumination area[15].
    Darüber hatten wir jetzt noch gar nicht nachgedacht: Das Auge kann auf die Entfernung nicht scharf stellen, womit die Leistungsdichte mangels Fokusierung abnimmt.

    >Sudden temperature elevations of the anterior of the eye due to high-level infrared exposure are readily sensed, causing pain to motivate the eye to move or blink in order to restrict the duration of exposure.
    Also völlig ohne es zu merken geht schon mal nicht.

    >In general, this varies with exposure time, which must be >30 sec in order to establish a safety threshold irradiance limit of, approximately, 80 mW/cm².
    Da haben wir 80mW/cm² als Grenzwert.

    >Based on this model, an exposure of 30 sec under 5000 Wm-2 results in a temperature elevation of 1...3°C for the posterior surface of the iris and anterior-posterior poles of the lens, while the retina holds an almost steady temperature profile.
    5kW/m² = 0.5W/cm² = 500mW/cm²

    >The norm regarding thermal lesions for cornea and lens states that the ocular exposure should not exceed 10 mWcm-2 for lengthy exposures (>1000 sec) and 1.8 t^(-3/4) Wcm^(-2) for shorter exposure durations.
    Zum Spaß: Für 1s wäre nach der Formel dann 1,8*1^(-3/4) = 1W/cm² möglich.

    In der Quelle gibt es dann noch schöne Diagramme usw. usf.
    Letztlich sieht es so aus, als wäre auch eine 1W IR-LED nur 1cm vor dem Auge mit 60° Abstrahlwinkel noch harmlos.

  16. Re: IR Strahler

    Autor: starmagoo 18.05.19 - 21:11

    Hallo, ich habe eine Kamera mit IR LEDs gekauft. Diese funktionieren, nur die Kamera scheint das Licht herauszufiltern. Starte ich die Kamera neu (aus und wieder an) habe ich ganz kurz ein Bild im Dunkeln. Bei Licht ist alles super. Muss ich noch was justieren? Habe im Webinterface nichts auf anhieb gefunden.

    lg

  17. Re: IR Strahler

    Autor: starmagoo 18.05.19 - 21:24

    Habs gefunden: https://www.waveshare.com/wiki/RPi_IR-CUT_Camera

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