Можно ли видеть в темноте?
Приборы ночного видения на основе усилителей яркости были созданы для военных целей еще в 30-е годы XX века. В битве на Курской дуге Красная Армия впервые применила танки, оснащенные такими приборами.
Сегодня вы можете купить бинокль, оснащенный усилителем яркости. Он позволяет видеть интересные вещи.
Многим приходилось слышать в саду крик совы, но кто ее ночью видел? В городе, это мало кто знает, тоже живут совы, филины и летучие мыши. В общем, бинокль с усилителем яркости — вещь любопытная, но стоит он дорого. Гораздо дешевле собрать из покупных деталей подзорную трубу ночного видения.
Сердцем прибора ночного видения является электронно-оптический преобразователь (ЭОП). В простейшем случае это — стеклянный цилиндр, из которого откачан воздух. На одном из его донышек нанесен светочувствительный слой, служащий катодом, на другой анод — люминофор.
Если создать на светочувствительном слое при помощи линзы действительное изображение, то каждая его точка начнет испускать электроны. Их подхватит напряжение, приложенное к аноду, и они, разогнавшись с большой скоростью, вызовут свечение люминофора и создадут на нем такую же картину, что на катоде, только более яркую.
Сегодня ЭОПы имеют встроенные фотоэлектрические усилители, позволяющие получать четкое изображение, усиленное по яркости в сотни раз.
Современный ЭОП отечественного производства — модель «МИНИ-1» — показан на рис. 1.
Рис. 1
Он имеет металлостеклянный корпус диаметром 18 мм и длиной 32 мм. Со стороны оптического входа находится стеклянная пластинка с напыленным электродом-фотокатодом. Со стороны зрителя расположен анод — стеклянная пластинка с нанесенным на нее слоем люминофора. На электроды подается постоянное напряжение 10…12 кВ, минусом к фотокатоду. ЭОП может комплектоваться источником питания и преобразователем напряжения. Блок-схема такого прибора изображена на рис. 2.
Прибор марки «МИНИ-1» имеет коэффициент усиления по яркости, равный 500, и разрешающую способность, сравнимую с лучшими фотообъективами. Изображение окрашено в желто-зеленые тона.
Для того чтобы взять от прибора максимум возможного, изображение на фотокатоде следует создавать при помощи объектива с высокой светосилой, например, «Гелиос-44».
Рассматривать изображение лучше с помощью окуляра от бинокля. Если вам станет доступным ЭОП в комплекте, останется лишь добавить к нему оптическую систему. К одиночному же прибору нужно изготовить еще блок питания (рис. 3).
В нем постоянный ток батареи превращается в переменный, с частотой около 1000 Гц, при помощи однотактного автогенератора на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Повышенное напряжение, возникающее в выходной обмотке L1, может регулироваться подбором сопротивления резистора R2. К этой обмотке присоединен каскадный диодно-емкостный умножитель напряжения на элементах VD1…VDN, C1…CN; ориентировочное число ступеней умножения — 20.
Трансформатор выполнен на Ш-образном ферритовом сердечнике марки М2000НП сечением около 30 мм2. Обмотки L2 и L3 можно намотать проводом ПЭЛШ0-0,15 по 30 и 35 витков соответственно.
Обмотка L1 содержит 2300 витков провода ПЭЛШО-0,07. Резисторы — типа МЛТ-0.5, конденсаторы умножителя — МБМ, конденсатор С6 типа К50-16. В батарее питания могут работать четыре последовательно соединенных гальванических элемента LR14 или пять дисковых аккумуляторов Д-01 или Д-02.
Если узел питания будет изготовлен заблаговременно, до получения ЭОП, для проверки развиваемого им напряжения следует воспользоваться киловольтметром электростатической системы, который практически не потребляет мощности от испытуемой цепи.
Нужна ли в контуре катушка?
Мы привыкли к тому, что у всякого радиоприемника есть колебательный контур, состоящий из катушки и конденсатора. Изменение параметров одного из этих элементов позволяет настраивать контур в резонанс с частотой принимаемого сигнала.
Сегодня функции катушки индуктивности в резонансном контуре способны взять на себя активные фильтры на операционном усилителе и RC-цепочке, собираемые из нескольких готовых элементов. Схема такого радиочастотного тракта приведена на рисунке 1.
Усилительный каскад на операционном усилителе DA1 охвачен обратными связями — отрицательной с делителем напряжения на резисторах R1, R2, R5 и положительной, в которой использован так называемый «мост Вина», куда входят резисторы R6, R7 и блок конденсаторов переменной емкости (КПЕ) С4.
Если глубина обратной связи через делитель «перевешивает» связь через мост Вина, каскад работает как селективный усилитель, обеспечивая максимальное усиление на принимаемой частоте, которая определяется емкостью блока КПЕ С4 в мосте Вина. Увеличивая положительную обратную связь, можно повышать чувствительность, одновременно сужая полосу пропускания приемного тракта. С усиленным в каскаде сигналом, снимаемым с вывода 6 микросхемы DA1, далее происходит то же, что и в любом приемнике AM сигналов — с детектора, куда входят диоды VD1, VD2, звуковая составляющая сигнала направляется в усилитель звуковой частоты (3Ч).
Но прежде, чем говорить о последнем, обратим внимание, что «бескатушечный» вход улавливает радиосигналы с помощью штыревой антенны WA1 длиной около 0,7 м (или проволочной длиной до 1,5 м). Частотные свойства операционнного усилителя позволяют принимать отдаленные мощные и местные радиостанции, работающие в диапазоне длинных волн, где уровень приема почти не зависит от времени суток. Чувствительность приема регулируется переменным резистором R1, резистор R2 управляет полосой пропускания радиотракта.
Показанный на рисунке 1 простейший усилитель 3Ч, нагруженный электромагнитным телефоном BF1, удобен для индивидуального прослушивания радиопередач. Усилительный каскад на транзисторе VT1 собран по схеме эмиттерного повторителя, что обеспечивает согласование довольно высокого выходного сопротивления детектора с низкоомным «наушником». После сборки конструкции может оказаться, что при максимальной емкости блока КПЕ приемник возбуждается при любой величине сопротивления резистора R2 с указанным на схеме номиналом; в этом случае его сопротивление нужно увеличить вдвое, а также подобрать емкость конденсатора С5 в пределах 10…30 пкФ.
Если не терпится скорее воспроизвести принимаемые вашим «бескатушечным» приемником передачи, можно воспользоваться, например, аудиомагнитофоном, включив его в режиме воспроизведения (при этом лентопротяжный механизм лучше выключить). Переносчиком сигнала между ними послужит электромагнитное поле ушного телефона BF1, который достаточно поместить в кассетный отсек, вплотную к воспроизводящей магнитной головке. Вместо такой времянки можно собрать малогабаритный и довольно мощный усилитель на специальной микросхеме серии К174, как показано на рисунке 2.
Если приемник с «тихим» усилителем 3Ч вполне достаточно питать от миниатюрной гальванической батарейки типа «Кроны», то в варианте с более мощным усилителем 3Ч желательно использовать сетевой 9-вольтовый адаптер либо шесть элементов LR14, соединив их последовательно. Для громкого воспроизведения подойдет динамическая головка типа ЗГДШ-14-8. Здесь можно использовать и высококачественные низкоомные наушники. Для конструкции приемника и усилителей можно взять постоянные резисторы типа МЯТ, переменые R1, R2 — СПЗ-З, СПО, R10 — СПО. Постоянные конденсаторы — КЛС и К50-6. На рисунке 3 показано, как располагаются выводы используемых микросхем.
Ю.ПРОКОПЦЕВ
Рисунки автора